（化学工艺专业论文）强酸性离子交换树脂负载fe3催化合成乙酸苄酯研究.pdf

强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄酯研究 摘要 乙酸酯类产品作为一类基本的有机化工原料，广泛应用于各行业。目 前国内生产的乙酸酯类产品，如乙酸乙酯、乙酸苄酯、邻苯二甲酸二辛酯 等，基本上都采用相应的酸( 或酸酐) 与相应的醇为原料，以浓硫酸为催 化剂催化的传统酯化工艺。浓硫酸对酯化反应的催化活性较高，但存在反 应中副产物多、产物后处理工艺复杂、设备腐蚀严重及污水排放量大等缺 点。为了克服传统酯化工艺中浓硫酸作催化剂存在的缺点，近年来，国内 外学者对新型酯化反应催化剂的制备、催化机理和应用进行了大量的研究 和探讨工作，并取得了大量的研究成果。但由于性能和成本方面的原因， 这些新型的酯化反应催化剂替代浓硫酸真正应用于工业生产中并不多。研 究开发能应用于大规模生产，能替代浓硫酸，催化活性和选择性高、腐蚀 小、易分离、能重复利用的新型酯化反应催化剂，对我国酯化行业的技术 进步具有重要意义。 本文用商品化的强酸性离子交换树脂，通过负载金属离子改性，提高 树脂对酯化反应的催化性能。以合成乙酸苄酯反应体系为主要考察体系， 乙酸的转化率为考察指标，研究了强酸性离子交换树脂种类、负载金属离 子种类、金属离子浓度、负载时间、负载温度及烘干温度等因素对催化剂 活性的影响。实验研究结果表明，负载n i 2 + 和a 1 3 + 后，树脂对合成乙酸苄酯 的催化性能下降；负载f e 3 + 后，树脂对合成乙酸苄酯的催化性能有所提高； t 确定了负载f e 3 + 作为酯化反应催化剂。树脂对f e 3 + 吸附可用l a n g m u i r 等温 吸附方程描述；吸附f e 3 + 量在0 2 2 2 2 - - 1 0 0 6 m m o l g ( 干树酯) 的负载型强 酸性离子交换树脂对乙酸苄酯的催化性能都有所提高。在实验研究条件范 围，树脂负载f e 3 + 的最佳条件为：f e 3 + 起始浓度为3 2 5 5 m m o l l ，负载时间 为3 0 分钟，负载温度为3 5 o ，负载后烘干温度为5 0 o ，吸附量为 0 3 6 7 1 m m o l g ( 干树酯) 。 在间歇釜式反应器中，研究了d 0 7 2 型强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 作 催化剂合成乙酸苄酯的反应动力学。在消除内外扩散的条件下，反应体系 按拟均相处理，在催化剂用量为0 0 3 3 3 3 - 0 1 6 6 7g g ( 乙酸) ，温度为 5 0 0 * c 9 0 0 * c 实验研究范围，获得的动力学模型为： - r a = r k o e 出他7 ( c j | c 占- c c 矿k ) = x n 7 嫩2 0 8 l x l 0 6 p 。5 5 1 5 争2 5 舭( c c b c e c w 4 3 1 ) 在实验条件范围对获得的动力学方程进行了验证，计算值与实验值符 合较好。 以制备的负载型树脂作催化剂，研究了以乙酸和苯甲醇为原料制备乙 酸苄酯的工艺条件。通过正交试验，考查了酸醇摩尔比、反应温度、催化 剂用量对合成乙酸苄酯过程的影响。获得的最佳反应条件为：n 乙酸：n 苯甲r e = l ：1 ， 反应温度为1 0 0 。c ，反应时间为1 5 0 m i n ，乙酸的转化率为6 9 3 0 。在相同的 反应条件下，与原树脂相比，乙酸的转化率提高了1 6 6 6 。催化剂可重复 使用性能较好。提纯后产品经红外光谱分析，红外光谱表明产品的结构与 标准品乙酸苄酯相符。用红外光谱对负载后的树脂催化剂进行了初步表征， 结果显示树脂中的功能基团吸收加强。 以制备的负载f e 3 + 树脂作催化剂，还研究了对乙酸乙酯和邻苯二甲酸 二辛酯酯化反应的催化性能，初步结果表明，树脂负载f e 3 + 后，其催化性 能并没得到明显提高，其原因有待进一步研究。 关键词：强酸性离子交换树脂；负载；催化；乙酸苄酯 r e s e a r c ho ns t r o n ga c i di o ne x c h a n g er e s i nl o a d i n gf e 3 + c a t a l y z i n gt h es y s t h e s i so fb e n z y la c e t a t e a b s t r a c t a sak i n do fb a s i co r g a n i cc h e m i c a lm a t e r i a l ，e s t e ra c e t a t ew e r ew i d e l y u s e di nd i f f e r e n tf i e l d a tp r e s e n t ，e s t e ra c e t a t es u c ha se t h y la c e t a t e ，b e n z y l a c e t a t e ，d i o c t y lp h t h a l a t ew e r ep r o d u c e di nt r a d i t i o n a lc r a f ti no u rc o u n t r y , i n t r a d i t i o n a lc r a f t ，c o r r e s p o n d i n ga c i d ( o ra n h y d r i d e ) a n da l c o h o la r eu s e da sr a w m a t e r i a l ，c o n c e n t r a t e ds u l f u r i ci su s e da sc a t a l y s t w h e nc o n c e n t r a t e ds u l f u r i ci s u s e di nc a t a l y z i n gr e a c t i o n ，c a t a l y z i n ga c t i v i t yi sh i g h e r , b u tt h e r ea r em o r e b y - p r o d u c t s ，c o m p l e xc r a f to fp u r if y i n gp r o d u c t ，s e r i o u sc o r r o s i o no fe q u i p m e n t a n dm o r s e w e r a g e i no r d e rt oc o n q u e rt h ed i s a d v a n t a g e si nt r a d i t i o n a lc r a f t ，i n l a t e s ty e a r s ，m o r er e s e a r c ha n dd i s c u s s i o na b o u tp r e p a r a t i o no fn e wc a t a l y s t ， c a t a l y z i n gm e c h a n i s ma n da p p l i c a t i o n h a v eb e e n d o n eb yi na n da b r o a d a c a d e m i c i a n ，a n dt h e r ea r el o t so fh a r v e s t f o rh i g h e rc o s t ，t h e s en e wc a t a l y s t s a r en o tu s e di nc o m m e r c i a lp r o d u c t i o nr e p l a c i n gc o n c e n t r a t e ds u l f u r i c l s oa k i n do fc a t a l y s t ，w h i c hc a nb eu s e di n l a r g e s c a l e p r o d u c t i o n ，r e p l a c e c o n c e n t r a t e ds u l f u r i ch a sh i g h e rc a t a l y z i n gr e a c t i v i t ya n ds e l e c t i v i t y , w e a k c o r r o s i o ni s e a s yt os e p a r a t ea n du s e da g a i ni sv e r yi m p o r t a n ti n t e c h n i c a l d e v e l o p m e n ti ne s t e r i f i n gf i e l d i nt h i st e x t ，s t r o n ga c i di o ne x c h a n g er e s i ni sc h o o s ea sc a t a l y s t ，t h e i v c a t a l y z i n gr e a c t i c i t yi si m p r o v e db yl o d i n gm e t a l i o nt om o d i f yr e s i n t h e s y n t h e s i so fb e n z y la c e t a t eh a sb e e ns t u d i e da sae x a m p l ec o n v e r s i o no f a c e t a t e i si n d e xd i f f e r e n tf a c t o r s ，s u c ha sk i n d so fs t r o n ga c i di o ne x c h a n g er e s i n ，k i n d s o fm e t a li o nc o n c e n v m i o no fm e t a li o nl o a d i n gt i m el o a d i n gt e m p e r a t u r ea n d d r y i n gt e m p e r a t u r ea n ds oo n ，a f f e c t i n gt h ea c t i v i t yo fc a t a l y s t h a v eb e e n s t u d i e d a se x p e r i m e n ti n d i c a t i n g ，w h e nn i 2 + a n da 1 3 + a r el o a d e d ，c a t a l y z i n g a c t i c i t yo fr e s i ni ns y n t h e s i so fb e n z y la c e t a t ew i l ld e c r e a s e s ，w h e nf e 3 + i s l o a d e d ，c a t a l y z i n ga c t i c i t yo fr e s i ni ns y n t h e s i so fb e n z y la c e t a t ew i l li n c r e a s e s ， s of e 3 + i su s e d t h ea b s o r p t i o no ff e 3 + o nr e s i nc a nb ed e s c r i b e db yl a n g m u i r a d s o r p t i o ni s o t h e r m ，w h e n t h ec o n c e n t r a t i o no ff e 3 + i sb e t w e e n 0 2 2 2 2 - 1 0 0 6 m m o l g ( d r i n gr e s i n ) ，t h ec a t a l y z i n gc a p a b i l i t yo fl o a d i n gs t r o n g a c i di o ne x c h a n g er e s i nw i l li n c r e a s e t h eo p t i m a lc o n d i t i o ni no u re x p e r i m e n t o fl o a d i n gf e 3 + o nr e s i ni n i t i a t i v ec o n c e n t r a t i o no ff e 3 + i s3 2 55 m m o l l ，l o a d i n g t i m ei s 3 0 m i n u t e ，l o a d i n gt e m p e r a t u r e i s35 0 * c ，d r y i n g t e m p e r a t u r e i s 5 0 0 * c ，a d s o r p t i o nq u a n t i t y0 36 7 1m m o l g ( d r y i n gr e s i n ) t h ek i n e t i c so fc a t a l y t i cs y n t h e s i so fb e n z y la c e t a t eu s i n gs t r o n g - a c i d c a t i o n i c e x c h a n g er e s i n l o a d e df e 3 + w a ss t u d i e d ，a f t e rt h ei n f l u e n c eo f i n t e r n a la n de x t e r n a ld i f f u s i o nw a se l i m i n a t e d ，t h e q u a n t i t y o fc a t a l y s ti s b e t w e e n0 0 3 3 3 3 0 16 6 7 9 g ( a c e t i c a c i d ) ，t h et e m p e r a t u r e i sb e t w e e n 5 0 0 * c 一9 0 0 * c ，ae q u a t i o no fk i n e t i c si sd e s c r i b e d ： 一_ - - - - x ”p 也佃7 ( c _ g c c 矿k ) = x o 7 9 9 2x 2 0 8 1x 1 0 6 p 5 5 1 5 9 2 5 瓜t ( c c b c e c w 4 3 1 ) a n di t sa c c u r a c yw a sp r o o f e d v w h e nl o a d i n gr e s i ni su s e da sc a t a l y s ta c e t a t ea n db e n m e t h y l o la r eu s e da s r a wm a t e r i a lt e c h n i c a lc o n d i t i o no fp r e p a r i n gb e n z y la c e t a t ei s s t u d i e d b y o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，a c i d a l c o h o lm o lr a t i o ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n d q u a n t i t yo fc a t a l y s ta r es t u d i e di ns y n t h e s i so fb e n m e t h y l 0 1 t h eo p t i m a lr e a c t i o n c o n d i t i o ni s o b t a i n e d ：n a c 咖l c ： n p h c t l l y i o l 2 1 ：1 ，r e a c t i o n t i m e150 m i n ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r e i0 0 。c ，c o n v e r s i o nr a t eo fa c e t a t e6 9 30 i nt h es a m er e a c t i o n c o n d i t i o n ，c o m p a r e dt o f o r m e rc a t a l y s t ，c o n v e r s i o nr a t eo fa c e t a t ei n c r e a s e 16 6 6 c a t a l y s tc a nb eu s e da g a i n a f t e rp u r i f y i n g ，p r o d u c ti sa n a l y s e db yi r , t h es t r u c t u r eo fp r o d u c ti st h es a m et os t a n d a r ds a m p l e l o a d i n gr e s i ni s a n a l y s e db yi ra d s o r p t i o no f f u n c t i o n a lg r o u pi nr e s i nb e c o m es t r o n g w 1 1 e n1 0 a d i n gf e ”r e s i ni su s e da sc a t a l y s t ，c a t a l y z i n gc a p a b i l i t yi ss t u d i e d 一 - ， 一 一 一， i ns y n t h e s i so fe t h y la c e t a t ea n dd i o c t y lp h t h a l a t e ，t h er e s u l ti n d i c a t sl o a d i n go f f e 3 + o nr e s i nc a ni n c r e a s ec a t a l y z i n gc a p a b i l i t y , b u tt h em e c h a n i s mo fi n c a t a l y z i n gc a p a b i l i t yc r e a s i n gn e e d sf u r t h e rr e s e a r c h k e yw o r d s ：s t r o n ga c i d i o ne x c h a n g er e s i n ；l o a d ；c a t a l y s e ；b e n z y l a c e t a t e v i 符号说明 乙酸的浓度，m o l l 乙醇的浓度，m o f l 乙酸苄酯的浓度，m o l l 水的浓度，m o l l 活化能，j t o o l 化学平衡常数 指前因子，l ( m o l m i n ) 初始乙酸量，m o l 取样时的乙酸量，t o o l 反应速率，m o l ( l m i n ) 乙酸消耗速率，m o l ( l m i n ) 通用气体常数，8 3 1 4 j ( m o l k ) 时间，m i n 温度， i x “岛q 氏 眈 k 珊 甩 r 取 r ， 丁 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文 的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含 本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集 体，均已在论文中明确说明并致谢。 代p 论文作者签名：夕倚考工乞二d d 年三月六日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 口即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 做储躲磊红乏新躲霹辨磁；月7 日 强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄酯研究 1 1 乙酸苄酯合成工艺研究进展 第一章绪论 乙酸苄酯存在于大量天然植物和其精油中，是茉莉花、依兰油的主要成分。它有茉 莉一样的花香，似梨样的果香，感觉清新，令人喜爱。 乙酸苄酯首先是由它的香气而被发现的，s 坎尼扎罗于1 8 5 5 年首先合成了茉莉油 中的乙酸苄酯。但由于当时的设备及合成方法比较简单，乙酸苄酯常拌有各种各样的杂 气。今天，由于使用的设备和合成方法得到大大地改进，其香气已变得非常优异，由于 乙酸苄酯具有优良的香气，高度的化学稳定性，兼能与各种有机化合物相混合，且较易 于合成，因此乙酸苄酯成为酯类香料中应用最广的一种。 1 1 1 乙酸苄酯的性质及用途 乙酸苄酯( 英文名称：b e n z y la c e t a t e ) ，纯品是无色油状液体。普通品是无色至淡 黄色液体，常含有微量的氯。相对密度为d 42 5 1 0 5 2 - 1 0 5 4 ，沸点为2 0 6 0 * c ，折光率n d 2 5 为1 5 0 1 0 , - - , 1 5 0 3 0 。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等溶剂。水解时生成苄醇和乙酸。乙 酸苄酯具有水果香和茉莉花香气，存在于多种天然精油之中。乙酸苄酯是一种应用广泛 的精细有机化工产品【l ，2 1 。乙酸苄酯可用于皂用和其它工业用香精，常在茉莉、白兰、 月下香和水仙等香精中大量使用，也用于配制生梨、苹果、香蕉、李子、菠萝、桑椹子 等香型的食用香精，是我国g b 2 7 6 0 8 6 规定允许使用的合成食用香料【3 】。在化学溶剂使 用方面，常作为虫胶漆、醇酸树脂、硝酸纤维素、乙酸纤维素、染料、油脂、印刷油墨 等的溶剂。此外，在纺织和染料行业的用途也很广泛。 1 1 2 乙酸苄酯的主要合成工艺 目前，国内外报道合成乙酸苄酯的工艺主要有五种【4 羽： 1 1 2 1 苄醇与乙酸在硫酸催化下直接酯化合成 以苯甲醇和乙酸为原料，硫酸为催化剂，苯为溶剂，苯甲醇和乙酸在反应装置中加 热回流制得粗的乙酸苄酯，粗乙酸苄酯用质量分数为1 5 的碳酸钠溶液和1 5 的氯化钠 强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄首旨研究 溶液洗涤，真空蒸馏制得乙酸苄酯。该工艺特点是产品质量好，但由于采用浓硫酸作 催化剂，设备腐蚀严重，发生副反应多，后处理较复杂，废液排放量大，并且该生产工 艺原料成本较高。 c h 2 0 h h 2 s 0 4 + c h ，c o o h 呻 。 苯 1 1 2 2 氯化苄和乙酸钠反应合成 c h 2 0 0 c c h 3 + h 2 0 ( 1 - 1 ) 以苄氯和乙酸钠为原料生产乙酸苄酯，该生产工艺原料价格较低。但在生产中苄氯 转化不完全，产品中含有少量的苄氯，严重影响了香气：另外原料中存在的二氯苯甲烷， 水解生成的苯甲醛也影响产品质量。由于以上原因，往往需对产品进行复杂的处理( 水 解、多次精馏等) ，使产品的收率较低，一般只有7 0 。 c h 2 c i + c h 3 c o o n a c h 3 c o o h 1 1 2 3 由氯化苄和冰乙酸在氧化锌催化作用下合成 c h 2 0 0 c c h 3 - i - n a c i ( 1 - 2 ) 以氧化锌为催化剂，用冰乙酸和氯化苄合成乙酸苄酯是目前较新的方法。该方法收 率高、反应时间短，缺点是催化剂不能重复利用。在该方法中，冰乙酸既是亲核试剂也 是溶剂，所以乙酸应该过量，否则产物中高沸物就会增多。 2 c h 3 c o o h + z n o z n ( o o c c h 3 ) 2 ( 1 - 3 ) c h 。c i + z n ( o o c c h 3 ) 2 叫 h 2 c i 2 c h 2 0 0 c c h 3 + ( z n o o c c h 3 ) + c i ( 1 - 4 ) c h 2 0 0 c c h 3 + z n c l 2 ( 1 - 5 ) 广西大掌硕士掌位论文强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄酯研究 1 1 2 4 由苯甲醛与乙醛在醇铝存在下合成 以苯甲醛和乙醛为原料，在醇铝为还原剂条件下合成乙酸苄酯，该工艺路线纯化过 程较复杂，粗品中有少量的苯甲醛和乙醛，要用特殊的方法除尽，否则会影响香料的质 量，所以工业上很少采用此法。 h o + c h 3 c h o a i + c 2 h 5 0 h c h 2 0 0 c c h 3 ( 1 6 ) 1 1 2 5 由二苄醚和乙酐反应合成 该路线合成乙酸苄酯没有副产品引起的后处理问题，而且产品优异，国外已有公司 投入生产。因此，该路线非常值得生产厂家的借鉴。 c h 2 0 c c h 2 0 0 c c h 3( 1 - 7 ) 乙酸苄酯制备工艺国外除发达国家如美国、荷兰、德国等采用经由苄醇路线外，大 部分是采用苄氯路线制备。国内均采用经由苄氯路线制备，该路线是目前生产成本最低 的工艺路线。但其原料苄氯为致癌物质。而甲苯氧化制备苄醇，再由苄醇路线代替苄氯 路线将是乙酸苄酯合成发展的方向。因此以苄醇和乙酸为原料的合成方法已成为安全可 靠的首选路线。 随着经济发展及环境保护要求的日益严格，以苄醇和乙酸为原料的合成方法是安全 可靠的路线，但需解决硫酸催化存在的弊端，目前乙酸苄酯合成工艺研究的热点主要集 中于这方面【7 1 。 1 1 3 酯化合成乙酸苄酯常用的催化剂 酯化反应是有机化工中常见的反应类型，是酸催化的可逆亲核取代反应，其核心是 催化剂，催化剂的使用将直接影响酯化反应的速率和酯收率，决定酯化反应是否有工业 应用价值【8 1 。 目前报道用于乙酸苄酯合成的催化剂，除传统的浓硫酸外，大体可分为五类：( 1 ) 无机盐催化剂1 1 ；( 2 ) 无机固体超强酸催化剂1 2 。2 3 】；( 3 ) 均相杂多酸催化剂【2 4 l ：( 4 ) 相转移 催化剂【2 5 。2 8 】；( 5 ) 强酸性离子交换树脂催化利2 9 。3 4 1 。各类催化剂合成乙酸苄酯的性能如表 广西大掌硕士掌位论文强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄酯研究 各类催化剂合成乙酸苄酯的优、缺点如下： 无机盐催化合成乙酸苄酯，以苯甲醇和乙酸为原料，环己烷为带水剂，与酯化反应 传统催化剂h 2 s 0 4 相比，具有用量少，无废液排出，操作简便，产品纯度高，不腐蚀设 备等优剧1 0 1 。但无机盐催化剂一般不能重复使用。 杂多酸有强酸性，能够代替硫酸催化合成酯。用杂多酸作催化剂合成酯，催化剂用 量少，反应条件温和，反应时间短，产率较高。催化剂可回收重复使用，但是杂多酸的 4 强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄酯研究 价格昂贵，反应成本高。 相转移催化剂合成乙酸苄酯，是以苄氯和乙酸钠为原料，具有原料成本低、收率高、 操作简单、反应速度快、催化剂可回收利用等优点【2 5 1 。缺点是催化剂的回收、分离较困 难，产品中含有少量苄氯，影响产品香味的纯正，且原料苄氯属致癌物质。 s 0 4 2 m 。o 。型固体超强酸在酯的催化合成中应用广泛，其种类主要有s 0 4 2 。 f e 2 0 3 、s 0 4 2 t i 0 2 、s 0 4 2 t i 0 2 z r 0 2 、s 0 4 厶t i 0 2 a 1 2 0 3 、s 0 4 2 z r 0 2 a 1 2 0 3 等。这类 固体超强酸在催化合成酯时有较强的催化活性，而且一种固体酸能催化合成多种酯。合 成s 0 4 2 。m x o ，型固体超强酸时，一般是将某些金属盐用氨水水解得到较纯的氢氧化物 或氧化物，再用含有一定浓度的s 0 4 2 。的水溶液处理，然后在一定温度下焙烧而得【1 3 1 。 制备s 0 4 2 。m 。o v 型固体超强酸要求焙烧温度高( 5 5 0 c - - - , 6 0 0 c ) 、焙烧时间长( 4 h - - s h ) 。 报道的催化合成乙酸苄酯实验所用的苄醇、乙酸的量少( 苯甲醇、乙酸：o 1 m o l o 2 m 0 1 ) ， 一般以苯、甲苯、环已烷为带水剂，影响了乙酸苄酯的香气和质量。采用固体超强酸为 催化剂时催化活性高、选择性好，可以克服浓硫酸催化时的诸多弊端，与产品分离方便， 可重复利用。由于影响其催化性能的因素很多，如焙烧温度、焙烧时间等，目前多数还 处于实验室研究阶段，距离实现工业化生产还有许多问题需要解决。 强酸型离子交换树脂是一类较好的酯化反应催化剂。采用的强酸性离子交换树脂催 化剂不经处理可循环使用多次，具有价廉易得、催化活性好、不腐蚀设备、无环境污染 等优点。 随着经济发展及环境保护要求的日益严格，甲苯氧化制备苄醇，再由苄醇路线代替 苄氯路线制备乙酸苄酯将是发展的方向，但需解决浓硫酸催化存在的弊端。目前有关替 代浓硫酸作催化剂的研究报道很多，相比较而言，强酸性离子交换树脂作乙酸苄酯的催 化剂，具有催化效率和选择性高，容易获得，易于与反应体系分离，易于再生，可循环 使用的特点，是催化合成乙酸苄酯的高效、经济、环境友好的酯化催化剂，具有工业化 应用前景。同时实验中发现强酸型离子交换树脂负载某些金属盐后，其催化反应活性有 明显增加，并能提高催化剂的使用温度【3 2 3 4 】。因此预计可用作乙酸苄酯合成的催化剂。 1 1 4 乙酸苄酯的精制 作为香料使用的乙酸苄酯要求比较高，具体的行业指标有：( 1 ) 溶解度在2 5 c 时， 全溶于6 倍容量的6 0 乙醇中；( 2 ) 含酯量9 8 ；( 3 ) 酸值5 1 ；( 4 ) 含砷量 3 p p m ：( 5 ) 重金 属( p b 计) 酸醇比。催化剂用量增加，用于吸附反应物的 表面积增加，温度升高，组分传递速度加快，有利于反应的进行。根据试验结果分析可 知，最佳反应条件为a 2 8 3 c 3 。即：1 1 乙酸：n 荤甲w = l ：1 ，反应温度1 0 0 。c ，催化剂用量为乙酸 用量的1 5 o ( 质量分率) 。此条件正交实验表中没有安排，在此条件下做验证试验， 实验结果如表3 - 6 所示。 3 0 广西大掌硕士掌位论文强酸性离子交换树脂负载f e 弘催化合成乙酸苄首旨研究 拿 、- 一 褥 s 蜱 甾 门 a la 2a 3 酸醇比 b lb 2b 3 c l c 2c 3 反应温度( )催化剂用量空列 图3 1 指标与因素关系图 f i g 3 1 t h er e l a t i o nd i a g r a mo f t h et a r g e ta n di n g r e d i e n t 表3 - 6 制备乙酸苄酯催化效率验证性实验结果 t a b 3 - 6 v a l i d a t i n ge x p e r i m e n tr e s u l t so fb e n z y la c e t a t ec a t a l y s te f f i c i e n c yp r e p a r e di nl a b o r a t o r y 结果表明，在验证实验条件下，吸附量为0 3 6 7 1 m m o l g 的负载f e 3 + 的强酸性离子 交换树脂在催化制备乙酸苄酯时乙酸的转化率可达6 9 3 0 ，比未负载处理的树脂催化 活性增加1 6 6 6 。产物用k s c n 定性检验，检测不出f e 3 + 。 3 4 3 乙酸苄酯合成过程强化实验 从上述实验结果可知，在不分离产物的情况下，乙酸的转化率还是较低。乙酸苄酯 的合成是一个可逆反应，通过加入带水剂，将反应生成的产物水从反应体系中分离出去， 可提高反应过程的单程转化率。本实验对带水剂的种类及加入量对反应过程的影响进行 了研究。 3 4 3 1 实验装置 实验装置如图3 2 所示。 广西大掌硕士学位论文强酸性离子交换树脂负载f e 3 + 催化合成乙酸苄酯研究 3 2 1 1 恒温加热磁力