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醋酸乙酯加氢制乙醇反应动力学研究 a,b a a a** a a a** 于小芳 ，李永刚 ，戴成勇 ，宁春利 ，程双 ，张春雷 ，张新平 a ( 上海华谊集团技术研究院、上海煤基多联产工程技术研究中心 上海 200241 ； b 复旦大学 化学系 上海 200433) 关键词：醋酸乙酯，乙醇，加氢，动力学，催化反应 乙醇是基础的工业原料之一。它广泛应用于食品、化工、军工、医药等领域：（1）消毒剂， 医院一般使用浓度为 70-75 v/v % ；这方面用量最大；（2 ）饮料和食物；（3 ）基本化工原料，可制 取乙醛，乙醚，乙酸乙酯，乙胺等化工原料，也是制取染料，涂料，洗涤剂等产品的原料；（4 ） 稀释剂，有机溶剂，涂料溶剂等方面。后两者在目前中国的需求约为每年 300 万吨，预计年增长 率在 8%到 10%之间。（5 ）乙醇还是一种无污染的高辛烷值的汽油添加剂，作为汽车燃料，乙醇 可以调入汽油，作为车用燃料，美国销售乙醇汽油已有 20 年历史，巴西 40%轻型汽车使用乙醇 燃料，更是引人注目。现有乙醇的来源是粮食（木薯）或乙烯，但粮食（木薯）制备乙醇路线一 直存在―和人争粮‖ 和―与粮争地‖ 的争议；同时传统发酵法的典型工艺中，谷物中的碳水化合物水 解为糖类，之后通过酵母发酵得到乙醇，在这一过程中约 52%的碳源供酵母自身新陈代谢消耗， 使得工业上淀粉发酵法产率只有 55-60%，能耗高，产能低。这是发酵法生产乙醇经济性上最大 的限制。目前国内粮食制乙醇政府补贴 500 元/吨，木薯制乙醇政府补贴 750 元/吨，盈利水平较 低。乙烯制备乙醇路线的经济性更不被看好。 石油的不可再生和石油产区的不稳定性，燃料能源安全问题在全球范围内引起关注，大力发展 燃料乙醇、乙醇柴油等以酒精为原料的能源产业成为国际燃料能源产业的一大亮点；醋酸酯加氢制 乙醇反应工艺及产物分离简单，常规铜基复合催化剂成本低，原料及产物的腐蚀性较弱，可以采用 碳钢材质，投资额大大降低，能够充分缓解目前国内醋酸行业处于产能严重过剩、市场持续低迷的 [1-2] 困境，开发其下游产业链，具有重要的研究意义 。本文采用上海华谊技术研究院自主研发的粒径 [2] [3] 不同，但其他结构和组成等物理参数相同的φ5*5和φ3*3两种催化剂 ，通过内循环无梯度反应器 ， 探索醋酸乙酯加氢制乙醇的适宜工艺条件，并通过气固相催化反应器中反应行为研究，获得宏观动 力学数据。通过宏观动力学研究获得表观反应速率，经反应器模型的建立和计算，获得不同工况下 反应器内部温度、浓度分布，研究反应规律，预测反应结果，为工业反应器放大设计、工况模拟和 优化控制提供指导。 在反应压力 4.0 MPa ，H /Ester=30 ，空速LHSV 分别为 l.0 h-1 和 2.0h-1，反应温度为210 ℃，汽 2 [4] 化温度为 160℃下，考察了叶轮转速对醋酸乙酯加氢制乙醇反应中醋酸乙酯转化率的影响 ，结果见 图 1。通过考察转速变化对加氢反应结果的影响，即可判断外扩散影响是否存在。 从图1中可以看出，不论是φ5*5催化剂还是φ3*3催化剂，当转速达到2000 rpm/min后，醋酸乙酯 转化率没有明显变化，可以表明，转速大于2000rpm/min ，外扩散已经消除。因此在实验中采用转速 为2500 rpm/min 。 ** 通讯联系人：宁春利（Email: clning@ ）；张新平（Email: xpzhang@ ） 图 1，转速对 φ5*5 催化剂（左）和 φ3*3 催化剂（催化剂）上醋酸乙酯转化率的影响 表 1；φ5*5 和 φ3*3 催化剂在不同温度下的反应速率比较 o 温度( C) 230 220 210 200 190