吡啶硫酸氢盐离子液体催化甘油与乙酸酯化反应动力学

• 作者: 徐浩 李洋 夏成康 何瑞宁 邹昀 童张法
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 离子液体催化剂 吡啶硫酸氢盐 动力学模型 酯化反应 三乙酸甘油酯
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 5178-5187
• 页数: 9页
• 分类号: TQ032.4,TQ203.6
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200186

摘要

以吡啶硫酸氢盐离子液体为催化剂，系统研究其催化甘油和乙酸酯化反应生成三乙酸甘油酯的动力学行为。采用单因素实验考察反应温度、酸醇摩尔比、催化剂用量等因素对甘油转化率及产物三乙酸甘油酯收率的影响。根据拟均相一级反应机理建立微分方程组模型，通过动力学数据拟合获得指前因子和反应活化能。结果表明：甘油转化率随反应温度、酸醇摩尔比升高而增加；随着催化剂用量的增加，甘油的反应速率逐渐增大，但平衡转化率基本不变。当反应温度为110℃，乙酸/甘油摩尔比为6∶1，催化剂用量为甘油的3%（质量分数）时，甘油转化率最高为98.5%，三乙酸甘油酯收率最高为40.4%。甘油与乙酸反应逐步生成单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯的指前因子k10、k20、k30分别为7.17、14.19、13.78min-1，其相应的反应活化能E1、E2、E3分别为19.10、21.58、23.25 kJ·mol-1，该动力学模型计算值与实验值吻合较好。该催化剂相较于已报道的Amberlyst-15、杂多酸催化剂反应条件更温和、选择性更高、反应活化能更小，具有更好的催化效果。