探究混合二元酸中戊二酸的分離及酯化動力學(xué)研究

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1、鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文混合二元酸中戊二酸的分離及酯化動力學(xué)研究姓名:毛治博申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):化學(xué)工程指導(dǎo)教師:劉國際;雒廷亮20070410鄭卅1人學(xué)碩士論文摘要混合二元酸(DB∞是己二酸生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品,其中主要成分為丁二酸(SA)、戊二酸(GA)和己二酸(ADA)。文獻(xiàn)顯示,每生產(chǎn)1000kg己二酸產(chǎn)品一般要產(chǎn)生50~60kgDBA副產(chǎn)物。過去工廠一般將其送進(jìn)污水處理裝置或作填埋處理;近年來,國內(nèi)對混合二元酸的綜合利用作了一些研究工作。由此,研究混合二元酸的分離及利用是具有實(shí)際意義的,本文主要研究混合二元酸中戊二酸的分離及其酯化反應(yīng)動力學(xué)。在確定分離方案之前,為了得到實(shí)驗(yàn)所需的固

2、液平衡數(shù)據(jù),本文用平衡法和動態(tài)法分別測定了丁二酸一水、己二酸一水、戊二酸一水、丁二酸一氯仿、戊二酸一氯仿、己二酸一氯仿、戊二酸一甲苯、丁二酸一乙醇、戊二酸一乙醇、己二酸一乙醇這十個體系的溶解度數(shù)據(jù)。同時確定了以氯仿作為溶劑,用溶劑溶解、過濾、結(jié)晶的方法從混合二元酸中分離、提純戊二酸的分離方案。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和matlab程序?qū)?yōu)得到Wilson方程二元交互作用參數(shù),然后將參數(shù)代入方程,對各個體系的溶解度進(jìn)行了預(yù)測,Wilson模型對本文各體系溶解度預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值平均相對誤差為10.29%。由于原型UNIFAC模型對本文各體系溶解度的預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值平均相對誤差高達(dá)49.21%,需要重新定義新基

3、團(tuán)。本文將丁二酸、戊二酸和己二酸分別定義成一個新基團(tuán),代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用c++程序?qū)?yōu)得到新基團(tuán)的表面積參數(shù)和體積參數(shù),同時也得到了新基團(tuán)與其他基團(tuán)的交互作用參數(shù)。隨后將參數(shù)代入U(xiǎn)NIFAC方程,對各個體系的溶解度進(jìn)行了預(yù)測,得到修正的L肘IFAC模型對本文各體系溶解度預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值平均相對誤差為6.21%。對于本文各體系而言,修正的UNIFAC模型優(yōu)于Wilson模型。本文酯化反應(yīng)是以戊二二酸和甲醇為原料,自制磷鎢雜多酸為催化劑,甲苯為帶水劑,采用均勻設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)合成戊二酸二甲酯的實(shí)驗(yàn)方案,并考察醇酸摩爾比、催化劑用量、帶水劑用量、反應(yīng)時間四個因素對酯化率的影響,最終確定了最優(yōu)工藝條件:醇

4、酸比4.0:1,催化劑用量3.0%,帶水劑24%,反應(yīng)時間5h。此時可達(dá)到的酯化率為85.79%。分別建立了分水和脫水條件下戊二酸二甲酯合成反應(yīng)的反應(yīng)動力學(xué)模型,證明了在實(shí)驗(yàn)條件下其宏觀反應(yīng)動力學(xué)符合三級不可逆反應(yīng),同時得到了分水和脫水條件下的宏觀動力學(xué)方程:分水:r=~竺生=2.006×1010e-I[202/TcAc。2『mol,,.min“]講’。ooar脫水:r=一蘭l=2.59×109e-10247/7C。C。2lmold~.min-1關(guān)鍵詞:丁二酸戊二酸己二酸溶解度基團(tuán)貢獻(xiàn)模型酯化動力學(xué)鄭州大學(xué)碩十論文ABSTRACTMixeddibasicacid(DBA)isbyprodu

5、ctoftheproductionofadipicacid,andthebasisofDBAissuceinicacid,glutaricacidandadipicacid.Datashowsthat50·60kilogramsofDBAaregotper1000kilogramsadipicacidproduced.ThefactoriesoftensendDBAtothesewagedisposalequipmentsorburyitinthepast.Inrecentyears,someresearchesontheintegrativeutilizationofmixeddibas

6、icacidaredonebydomesticinstitutions.So,itispracticallysignificanttostudytheseparationandutilizationofmixeddibasicacid.Inthisarticle,theseparationofglutaricacidfromDBAandthekineticsofesterificationarestudied.Inordertoobtainsolid-liquidequilibriumdataneededintheexperiments,equilibriummethodanddynami

7、cmethodwereusedtodeterminethesolubilityofseparatesystembeforemakingcertaintheseparationscheme.Thesystemsaresuccinicacid-water,glutaricacid-water,adipicacid-water,succinicacid-chloroform,glutaricacid-chloroform,ad

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