甲酸甲酯水解制備甲酸動(dòng)力學(xué)研究及連續(xù)化工藝研究.pdf

1、該文對(duì)甲酸的性質(zhì)、應(yīng)用及生產(chǎn)方法作了較詳盡綜合的介紹,尤其對(duì)目前國(guó)內(nèi)外常用的甲酸甲酯水解制備甲酸工藝作了詳細(xì)描述.研究中,在"黃磷尾氣凈化制甲酸中試"的研究基礎(chǔ)上,以甲酸甲酯水解制甲酸為重點(diǎn),考察其水解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué).最終在動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化水解反應(yīng)工藝.在研究中,對(duì)水解反應(yīng)液的氣相色譜分析定量方面,建立了一種新的校正方法,使得對(duì)反應(yīng)液組分的分析上比原來(lái)更為快捷、準(zhǔn)確.通過不同物料配比、不同反應(yīng)溫度下的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),得到在考察范圍

2、內(nèi),反應(yīng)溫度對(duì)水解平衡常數(shù)影響微弱,但對(duì)反應(yīng)速率及水解誘導(dǎo)時(shí)間影響較大.隨著反應(yīng)溫度的上升,水解反應(yīng)速率急速增大及水解誘導(dǎo)時(shí)間縮短.溫度為120℃時(shí)反應(yīng)速率最高,誘導(dǎo)時(shí)間最短.當(dāng)起始反應(yīng)物中含有較多的甲醇時(shí),會(huì)降低水解平衡常數(shù).作者擬定甲酸甲酯水解反應(yīng)機(jī)理,并推斷其控制步驟為陽(yáng)離子活化中間體與水的親核加成反應(yīng).在稀甲酸甲酯的水溶液動(dòng)力學(xué)方程中引入水濃度因子項(xiàng),推導(dǎo)出水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程形式.最后通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合,得到其動(dòng)力學(xué)方程為:γ=k

3、·X<,W><'2>·X<,C><'0.5>·X<,A>(1-X<,B>·X<,C>/K<,e>·X<,W>·X<,A>).根據(jù)阿侖尼烏斯方程(Arrhenius Equation)并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算出甲酸甲酯水解反應(yīng)的反應(yīng)活化能Ea=70.74KJ/mol,并確定反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)溫度的關(guān)系式:lnk=-8476.6×(1/T)+22.334.最后,得到當(dāng)原料甲酸甲酯濃度為95％,水酯比為2:1,反應(yīng)溫度為120℃時(shí),甲酸甲酯水解的