強酸性樹脂催化劑用于酯化和醚化反應(yīng)的性能研究

孫明麗（丹東明珠特種樹脂有限公司，遼寧丹東118000）

強酸性樹脂催化劑
用于酯化和醚化反應(yīng)的性能研究

孫明麗（丹東明珠特種樹脂有限公司，遼寧丹東118000）

當前，強酸性樹脂催化劑在我國化工領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是陽離子交換樹脂，其在酯化與醚化反應(yīng)中的應(yīng)用，能夠充分發(fā)揮催化劑的功能，對降低化工工藝成本，提升工藝效率有著重要作用?；诖耍恼聦娝嵝詷渲糜邗セc醚化反應(yīng)的性能進行了簡單的介紹與研究。

強酸性樹脂催化劑；酯化反應(yīng)；醚化反應(yīng)；性能研究

現(xiàn)如今，在多元化社會、經(jīng)濟的影響下，人們的生活需求也呈現(xiàn)多元化的變化趨勢?；ば袠I(yè)作為國民經(jīng)濟的組成部分，創(chuàng)新其工藝技術(shù)，研發(fā)并生產(chǎn)多品種的產(chǎn)品，能夠滿足社會發(fā)展對化學產(chǎn)品的需求。強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應(yīng)中具有極佳的應(yīng)用效果。因此，化工技術(shù)人員需加強對強酸性樹脂催化劑的研究力度，通過分析其在酯化與醚化反應(yīng)中的性能，從而確定催化劑的投放方案。

1 強酸性樹脂催化劑

一般情況下，離子交換樹脂自身具有酸堿性質(zhì)，如，陽離子交換樹脂可以分為強酸性的陽離子交換樹脂和弱酸性陽離子交換樹脂，而強酸性樹脂催化劑恰指離子交換樹脂中呈酸性的陽離子交換樹脂。該樹脂的活性、選擇性以及制備工藝比較簡單，成本較低、不會產(chǎn)生環(huán)境污染問題。因此，其被廣泛應(yīng)用到工業(yè)酯化與醚化反應(yīng)中。陽離子交換樹脂分子中含有-COOH、-PO3H2、-SO3H等能夠與陽離子交換的酸性基團【1】。雖然離子交換樹脂屬于固體催化劑中的一類，但強酸性樹脂催化劑與傳統(tǒng)的固體催化劑相比具有以下幾點優(yōu)勢：一強酸性樹脂催化劑的成本低、能夠回收并重復利用；二樹脂催化劑具有較高的選擇性，可以依據(jù)反應(yīng)要求改變其自身特性，提高反應(yīng)速率；三，樹脂活性基團位于表面，增加了反應(yīng)物與活性位的接觸幾率，具有較高的活性。因此，樹脂催化劑在化工工藝中的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，工業(yè)生產(chǎn)對樹脂的需求如下表所示：

表1 工業(yè)生產(chǎn)對樹脂的需求表

通過上表可以看出，從07年到14年，我國對樹脂催化劑的應(yīng)用呈逐漸上升的趨勢，由此可見，樹脂催化劑在我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中具有較好的應(yīng)用前景。

2 強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應(yīng)中的性能研究

由于酯化反應(yīng)與醚化反應(yīng)的范疇較廣，在分析強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應(yīng)中的性能時，我們需要明確具體的酯化反應(yīng)，從而更好地分析強酸性樹脂催化劑的性能。

2.1 強酸性樹脂在甲基丙烯酸酯化反應(yīng)中的應(yīng)用分析

第一，在甲基丙烯酸酯合成過程中，其反應(yīng)是在實驗固定床反應(yīng)器上進行的，采用下進料的方式進行反應(yīng)物投料，其最終的反應(yīng)結(jié)果，可以了解到，在甲基丙烯酸酯反應(yīng)過程中，只有三種產(chǎn)物，其中，甲醇、甲基丙烯酸為未完全反應(yīng)的反應(yīng)物，這說明強酸性樹脂在甲基丙烯酸酯反應(yīng)中的應(yīng)用不會衍生出其他的副產(chǎn)物，能夠保證產(chǎn)物的純度。

第二，溫度對甲基丙烯酸酯反應(yīng)中催化劑性能的影響。在甲基丙烯酸酯反應(yīng)過程中，改變其反應(yīng)溫度，則甲醇的轉(zhuǎn)化率也會隨之改變，催化劑的反應(yīng)性能就會受到影響。

2.2 強酸性樹脂在甲基叔丁基醚反應(yīng)中的性能研究

在甲基叔丁基醚反應(yīng)與甲基丙烯酸酯的應(yīng)用環(huán)境類似，在甲基叔丁基醚反應(yīng)過程中，有副產(chǎn)物的產(chǎn)生，如，異丁烯、甲醇、丙酮、異丙醇、叔丁醇。這些副產(chǎn)物的產(chǎn)生會影響甲基叔丁基醚的純度，同時，也會降低醚化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，影響催化劑的催化效果。在甲基叔丁基醚反應(yīng)中，若裝置長時間運轉(zhuǎn)，且在一定時間后改變反應(yīng)溫度，則強酸性催化劑的性能會發(fā)生重大改變。具體數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 甲基叔丁基醚合成反應(yīng)長運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)

由表2可以看出，在甲基叔丁基醚樹脂催化反應(yīng)中，隨著反應(yīng)時間的不斷增加，4#催化劑的催化效果雖然有所下降，但其依然具有較高的催化活性與選擇性，而5#催化劑在超出4182小時后，其就失去了催化功能。因此，可以得到4#樹脂催化劑的耐溫穩(wěn)定性要強于5#催化劑，使用壽命也比5#催化劑長。

3 結(jié)語

綜上所述，強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應(yīng)中的應(yīng)用效果并不確定，其催化劑性能會隨著反應(yīng)溫度、時間的改變而改變。因此，在工業(yè)酯化或醚化反應(yīng)中，相關(guān)技術(shù)人員需要依據(jù)反應(yīng)工藝參數(shù)，確定催化效果較好的催化劑，從而提高酯化或醚化反應(yīng)效率。

[1]路克鵬.強酸性樹脂催化劑用于酯化和醚化反應(yīng)的性能研究[D].大連理工大學,2016.

[2]李亞男,何文軍,俞峰萍,陳梁鋒,戈軍偉.離子交換樹脂在有機催化反應(yīng)中的應(yīng)用進展[J].應(yīng)用化學,2015,(12):1343-1357.

孫明麗（1986-），女，漢族，遼寧丹東人，研究方向:離子交換樹脂與樹脂催化劑。