离子液体反应萃取精馏制备甲醇和乙酸丁酯.pdfVIP

摘 要 酯交换反应在化学工业中有重要的应用价值，本文研究了乙酸甲酯和正丁醇 的离子液体酯交换反应萃取精馏过程。测定了离子液体催化该反应的反应动力学 数据，研究了离子液体对甲醇+ 乙酸甲酯共沸体系以及正丁醇+ 乙酸丁酯共沸体系 的影响，进行了离子液体酯交换反应萃取精馏过程的模拟计算。 测定了甲醇+ 乙酸甲酯+ 1-辛基-3- 甲基咪唑六氟磷酸盐([OMIM][PF ]) 的汽液 6 平衡，正丁醇+ 乙酸丁酯+ 1-辛基-3- 甲基咪唑六氟磷酸盐的汽液平衡和液液平衡， 实验表明 1-辛基-3- 甲基咪唑六氟磷酸盐能破坏甲醇+ 乙酸甲酯以及正丁醇+ 乙酸 丁酯的共沸点。采用 NRTL 方程对实验数据进行拟合，获得了NRTL 方程参数， 拟合结果和实验结果吻合较好。 测定了离子液体 1-磺酸丁基-3- 甲基咪唑硫酸氢盐([HSO -bHim]HSO )作催化 3 4 剂时，乙酸甲酯与正丁醇酯交换反应生成甲醇和乙酸丁酯的反应动力学数据，根 据酯交换反应的反应机理以及 Bronsted 理论，分别使用了理想均相模型（IH ） 和非理想均相模型（NIH ）两种反应动力学模型对实验测得的反应数据进行了关 联，并获得了模型参数，结果表明 NIH 模型能够可靠地描述该反应的反应速率。 通过实验对比发现，在该酯交换反应中离子液体[HSO -bHim]HSO 的催化效果比 3 4 硫酸以及离子交换树脂 Amberlyst 15 都好，并且经过 5 次循环使用后离子液体的 催化活性并未降低。 提出了一种由乙酸甲酯和正丁醇反应生产甲醇和乙酸丁酯的离子液体反应 萃取精馏工艺，其中使用 1-磺酸丁基-3- 甲基咪唑硫酸氢盐和 1-辛基-3- 甲基咪唑 六氟磷酸盐分别作为催化剂和萃取剂。利用 CHEMCAD 对该工艺进行了模拟计 算，并且研究了不同操作参数以及结构参数对离子液体反应萃取精馏的影响，结 果表明该工艺能够得到较纯的甲醇和乙酸丁酯产品，甲醇和乙酸丁酯的纯度以及 乙酸甲酯的转化率随着塔板持液量、萃取剂含量、催化剂含量的升高而升高，操 作过程中存在最佳回流比和最佳进料位置。 关键词：离子液体 汽液平衡 反应动力学 反应萃取精馏 ABSTRACT Transesterification is widely used in industrial process, and the transesterification of methyl acetate and n-butanol in a reactive and extractive distillation column using ionic liquids as entrainer and catalyst (RED-IL) was studied. The effects of ionic liquids on azeotropic systems of methanol + methyl acetate and n-butanol + n-butyl acetate, and the kinetics of transesterification reaction catalyzed by IL were investigated. The process of RED-IL was also simulated by CHEMCAD. The vapor-liquid equilibrium (VLE) of methanol + methyl acetate + 1-octyl-3-methylimidazolium hexafluo