离子液体催化乙酸和乙醇酯化反应动力学的分析

夏成康; 徐浩; 何瑞宁; 邹昀; 韦藤幼; 童张法; 《高校化学工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对传统催化剂浓硫酸腐蚀性强、无法回收等问题,以绿色环保的离子液体1-磺酸丁基-2-甲基吡啶硫酸氢盐为催化剂,探讨离子液体对乙酸和乙醇酯化反应合成乙酸乙酯的动力学性能影响。在温度为313.15～333.15 K、催化剂浓度在0.07～0.27 mol·L~(-1)、初始乙酸和乙醇的量比为0.56～1.5的条件下,考察各因素对反应转化率的影响。根据二级可逆反应机理建立酯化反应动力学的溶液非理想均相(NIH)模型,并采用溶液理论中非随机双液体模型方程(NRTL模型)修正混合液体的非理想性质。通过动力学数据拟合获得模型中的动力学常数、反应活化能和指前因子等参数。随着温度和离子液体催化剂浓度上升,乙酸的反应速率逐渐增大,但平衡转化率基本不变,当初始乙酸和乙醇的量比为1时,乙酸乙酯产量最高。正反应活化能为49.48 k J·mol~(-1),逆反应活化能为53.78 k J·mol~(-1);正反应指前因子为7.25×10~5L~2·mol~(-2)·min~(-1),逆反应指前因子为3.87×10~5 L~2·mol~(-2)·min~(-1)。结果表明模型预测值与实验值一致,证明了NIH模型适用于该离子液体催化乙酸乙酯反应动力学体系。

关键词： 离子液体催化剂 1-磺酸丁基-2-甲基吡啶硫酸氢盐 动力学模型 酯化反应