论文部分内容阅读
在生产聚乙烯醇的过程中产生大量的副产物醋酸甲酯,工业上将其转变成聚乙烯醇的基本原料乙酸和甲醇以便循环利用。因此,如何有效地使醋酸甲酯水解对聚乙烯醇的生产有着重要的意义。本文通过对水解催化剂酸性阳离子交换树脂的改性和对水解反应体系的研究来提高醋酸甲酯的水解转化率,并用拟均相和非均相两种动力学模型对其水解过程进行研究。具体如下:采用浸渍法对树脂进行络合金属离子改性和固载杂多酸HPW,通过红外、紫外、XRD等表征方法对制备的催化剂进行分析,并以醋酸甲酯的间歇釜水解反应评价催化剂的活性。结果表明:在本实验条件下,不能得到树脂络合金属的超强酸催化剂;而以树脂作载体,50℃下在15%的HPW溶液中浸渍6h得到的固载HPW催化剂的固载量达63.6%,固载HPW后树脂的催化活性提高,醋酸甲酯水解转化率提高约7%(1h),但高固载的HPW易脱落。在水解反应体系中加入各种表面活性剂,利用胶团特殊的催化作用来提高醋酸甲酯的水解率。实验表明,CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)对水解有轻微的促进作用;TX-100(辛基酚聚氧乙烯醚)基本没影响;SDBS(十二烷基苯磺酸钠)抑止水解;而NaLS(十二烷基磺酸钠)能显著的促进水解,其浓度为0.121mol/L时,醋酸甲酯的水解率在1h内提高约10%,2.5小时反应基本达到平衡,大大缩短了水解时间;复配表面活性剂的作用较复杂,其中以阴、阳离子表面活性剂等摩尔复配最佳;无机盐NaCl对NaLS存在下醋酸甲酯的水解是先促进后抑制;低温下,由表面活性剂的增溶引起的促进作用较显著;通过相分离模型求出醋酸甲酯在胶束相中的水解速率常数Km为0.0362 L·mol-1·h-1(55℃)。在排除内外扩散的影响下,用拟均相和非均相动力学模型对醋酸甲酯水解的过程进行了研究,考察了反应温度、水酯比和催化剂用量对醋酸甲酯水解的影响。水解转化率随反应温度的升高,催化剂用量的增大,水酯摩尔比的增大而提高;由拟均相和非均相模型得出的正反应的活化能分别为59.74kJ/mol和66.39kJ/mol;该反应的控制步骤是吸附在催化剂表面上的醋酸甲酯和水发生的表面反应,吸附和脱附可近似认为处于平衡状态。