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浆料催化精馏酯交换合成碳酸二甲酯 第2期杨彩娟等.浆料催化精馏酯交换合成碳酸二甲酯 催化剂含量,回流比,进料总流量和原料醇酯比对此 过程的影响,从而确定了适宜的操作条件. 1实验部分 1.1催化剂的再生 由于201×7型强碱性阴离子交换树脂(简称 树脂)出厂形式为cl型,而用作此实验催化剂的树 脂应是OH型,因此树脂在使用前还需再生,再 生步骤:(1)将树脂装入容器中,用约两倍于树脂体 积的10%(质量分数)NaC1溶液浸泡24h,过滤,用 清水漂洗沉淀物,直至水不呈黄色;(2)用约两倍于 树脂体积的5%(质量分数)HC1溶液浸泡12h,过 滤,冲洗树脂至排出的水接近中性;(3)用约两倍于 树脂体积的5%(质量分数)NaOH溶液浸泡24h, 然后将树脂装入酸式滴定管中,用5%(质量分数) NaOH溶液以6mL/min的流量冲洗树脂35min. 冲洗完成后将树脂倒回容器,并用清水冲洗,直至排 出的水呈中性. 1.2实验装置及流程 浆料催化精馏实验装置如图l所示. 图1浆料催化精馏实验装置 Fig1Schemeofexperinaentalapparatusforslurrycatalyzeddistillation. 1Magneticstirringapparatus;2Materialtank;3Reboiler; 4Thermocouple;5Pump;6Catalyzeddistillationcolumn; 7Condenser;8Eloclromagneffcvalve: 9Electrichemingapparatus;10Levelmeter 浆料催化精馏装置主要包括内径25mm的不 锈钢塔,其中精馏段高0.6nl,反应段高0.8nl,提镏 段高0.4nl,塔内装填2.5mm×2.5mm的0型不 锈钢网环,有效填料高度1.7In.塔外壁通过电加 热带进行供热保温,并用热电偶测温,用仪表自动控 制温度.塔釜加热采用两段电加热法,一段在侧釜 壁外端,另一段在釜底部,可通过仪表自动控制.塔 釜内径98mm,体积1L.塔头内径63mm,内有蛇 型管冷凝,外有夹套冷凝. 将经立式胶体磨磨好的催化剂细粉与PC经超 声发生器分散后形成浆料,由聚四氟乙烯管蠕动泵 从上进料口送入塔中,甲醇由下进料口加入,因催化 剂始终与物料一起流动,这样下降的PC与上升的 甲醇蒸气在塔内发生化学反应,生成的产物DMC 与甲醇形成共沸物从塔顶蒸出,经冷凝器冷凝后一 部分作为产品,一部分回流入塔,而另一产物l,2一 丙二醇及未反应的PC,甲醇和少量副产物从塔底馏 出,通过调节塔釜出料速率使塔釜液位保持稳定. 1.3分析方法 采用安捷伦公司的HP4890D气相色谱分析仪 对塔顶及塔釜试样进行分析,色谱工作站为HP 3398A.塔顶分析条件:色谱柱为HP?innaowax,柱 长60m,内径0.32mm,载气为氢气(使用DSH300 高纯氢气发生器),柱前压50kPa,柱流量13mL/ min,分流比为8,汽化室温度l10℃,柱温90℃,热 导检测器,检测器温度ll0℃,采用校正面积归一化 法计算各组分的含量. 塔底分析条件:柱,载气等条件与塔顶相同,柱 温采用程序升温,初温90℃,保持6min,以40℃/ min的速率升温4min,升至250℃,保持8min,汽化 室温度250℃,热导检测器,检测器温度250oC. 2结果及讨论 酯交换合成DMC为可逆放热反应¨,反应式为 2…一lt;— oc(OCH,)2+CH3CH(OH)cOH 浆料催化精馏过程需甲醇充分过量,因为:(1)由上 式可见,甲醇与Pc的摩尔比为2:1;(2)产物DMC 与原料甲醇以共沸物的形式蒸出塔顶,且共沸物中 甲醇与DMC的摩尔比为6.5;(3)在较高温度下, 由于碱性催化剂的作用,产物1,2一丙二醇之间及 1,2一丙二醇和甲醇之间易发生聚合¨,如果温度 过高,反应物PC之间也可发生聚合,为了减少甚至 避免副反应的发生,需大量的甲醇维持塔釜低温,一 般塔釜温度不高于100℃.考虑到反应与分离的共 同作用,确立了浆料催化精馏过程的影响因素,操作 条件及实验结果见表1. 石油化丁 ? 134-PETROCHEMICALTECHNOLOGY2006年第35卷 2.9393 2.8924 2.6244 2.6777 2.6735 2.6225 2.7477 2.7687 2.8427 4.1779 5.55l3 2.1093 2.3812 3,4474 0.350l 0.3399 0.3124 O3l46 0.3202 O.3l22 0,3325 0.317O 0.3344 0.4854 0.653l 0.3242 O.3l79 0.3079 8.3956 8.5096 8.4008 85