探究离子交换树脂细粉催化异丁烯水合反应动力学研究

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1、天津大学硕士学位论文离子交换树脂细粉催化异丁烯水合反应动力学研究姓名：王毅申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：周明2002.1.1摘要在叔丁醇的应用嗣益受到重视的今天，研究新的、高效的生产叔丁醇的工艺具有重要意义。离子交换树脂细粉催化异丁烯水合反应制叔丁醇，具有传热传质阻力小、选择性高等优点。本文对用离子交换树脂细粉催化异丁烯水合反应动力学进行了研究。本文研究了增加异丁烯在水中溶解度的方法，通过计算比较了几种不同溶剂增加异丁烯溶解度的效果，选择出了较好的溶剂。比较了凝胶型、大孔型离子交换树脂以及几种不同粒径的大

2、孑L型离子交换树脂作为催化剂的效果，结果表明：细粉状(粒径在10um左右)的大孔型离子交换树脂作为催化剂的效果较好，反应速率较快。本文采用半连续反应过程，使用细粉状大孔型离子交换树脂，考虑不同催化剂浓度、反应温度、反应压力、搅拌转速和异丁烯浓度等因素，对异丁烯水合反应动力学进行了实验研究，并利用数学模型和非线性最小二乘法对实验数据进行了参数识别，得到了离子交换树脂细粉催化异丁烯水合反应的动力学方程。应用上述反应动力学方程对异丁烯水合反应过程进行模拟表明，模拟结果和实验结果符合得较好。最后，还用得到的反应动力学方程对不

3、同温度、压力、催化剂浓度以及加1，4一二氧六环、一缩二乙二醇二甲醚作为溶剂时的异丁烯水合反应过程进行了模拟，得到了异丁烯水合反应适宜的反应条件。．关键词：异丁烯，水合，叔丁醇，离子交换树脂，细粉，反应动力学＼／一V’。’＼7VABSTRACTThenewtechniquewhichwillbeusedtoproducetert-butylalcoholefficientlyshouldbestudiedbecausetheapplicationoftert—butylalcoholismoreandmoresigni

4、ficant．Isobutylenehydrationreactioncatalyzedbyfinepowderofionexchangeresinisagoodmethodofproducingtert-butylMcoh01．Becauseofveryfineparticlesizeofcatalyst，themassandheattransferbetweenliquidphaseandcatalystparticleandreactionrateareevidentlyenhanced．Inthispaper

5、,thekineticsofisobutylenebydrationreactioncatalyzedbyfinepowderofionexchangeresinWasstudied．Methodsofincreasingsolubilityofisobutylenewerestudiedinthispaper．Effectsofincreasingisobutylenesolubilityofsomesortsofsolventswerecompared，andpreferablesolventWaSselecte

6、d．Catalyticeffectsofgelandmacroporeionexchangeresinsofdifferentparticlesizeswerecompared．Theresultindicatesthattherateofreactioncatalyzedbyfinepowderofmacroporeionexchangeresinisfaster．Inthepresentpaper,thekineticsofisobutylenehydrationreactioncatalyzedbyfinepo

7、wderofmacroporeionexchangeresin．aswellastheeffectsofcatalystconcentration，temperature，pressure，stirspeedandisobutyleneconcentration，wereexperimentallystudiedinasemibatchreactor．Theparametersofkineticswereestimatedfromexperimentaldatabyusingmathematicalmodelandt

8、hemethodofleastsquares，andthekineticequationWasobtained．Thesimulationofsemi—continuoushydrationprocessbyusingpresentkineticequationshowsthatthecalculatedresultsagreeverywell