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摘 要

环己醇是优良的中高沸点有机化工品，在我国主要将其作为生产酸胺类产品的中间体。使用磺酸树脂为催化剂，通过酯化、水解两步法制备环己醇的反应精馏工艺，可以提高环己烯的转化率及环己醇的收率。

本实验采用磺酸树脂为催化剂，考察了消除外扩散影响下，反应温度、催化剂用量及初始的酸烯摩尔比对反应速率的影响，归纳了醋酸环己酯水解的动力学规律，建立其反应动力学模型，拟合得到其动力学参数。得到反应平衡方程K_eq = exp(-2177.8/T 5.0026)，标准反应焓18.11 kJ/mol，熵41.59 J/(mol·K)。使用LHHW模型得到酯化反应的反应速率的指前因子、活化能分别为1.02×10⁷ mol/(g min)、62.929 kJ/mol

关键词：环己醇 醋酸环己酯 磺酸树脂 水解

Kinetics Study of the Cyclohexanol Preparation by Cyclohexyl Acetate hydrolysis

Abstract

Cyclohexanol is excellent in the high-boiling organic chemicals. In China it’s primarily used as intermediates in the production of acid amine product.Using sulfonic acid resin as catalyst,by a two-step process of esterification and hydrolysis preparing cyclohexanol can improve the conversion rate of cyclohexene and the yield of cyclohexanol

In this study, chose sulfonic acid resin as a catalyst,the influence of reaction temperature, catalyst and initial acid mole ratio of the reaction rate was studied without external diffusion，summed up the kinetics of cyclohexyl acetate hydrolysis,established its kinetic model and fitted kinetic parameters.

.

Key Words: Cyclohexanol Cyclohexyl Acetate Sulfonic acid resin Hydrolysis

目 录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 文献综述 6

1.1 背景 6

1.2 主要反应和生成物以及催化剂 6

1.2.1 醋酸环己酯 6

1.2.2 环己醇 6

1.2.3 环己烯 7

1.2.4 磺酸型苯乙烯阳离子交换树脂 7

1.3 醋酸环己酯水解生成环己醇的原理 7

1.4国内外环己烯间接水合法生成环己醇的研究进展 7

1.5 本实验研究意义与内容 8

1.5.1 研究意义 8

1.5.2 研究内容 9

第二章 实验部分 10

2.1实验准备 10

2.2实验步骤 10

2.3消除催化剂外扩散的影响 11

2.4反应平衡常数 12

2.5醋酸环己酯水解反应宏观动力学数据的测定 13

第三章 数据计算与拟合 14

3.1动力学模型的建立 14

3.2动力学模型的参数拟合 17

第四章 结论 20

参考文献 21

致 谢 22

第一章 文献综述

1.1 背景

环己醇是生产己二酸、己内酰胺及医药、涂料、染料等重要化工产品的中间原料。在我国主要将其作为生产酸胺类产品的中间体。在涂料工业中，环己醇常用作油漆、虫胶和清漆的溶剂；在合成洗涤剂中，环己醇可作为乳液的稳定剂和均匀剂；在纺织工业上，环己醇可用作染料溶剂和漂煮助剂。由于其具有良好的乳化能力，还可用作纺织品香皂，也可用作纺织品和合成纤维织品的消光剂。此外，环己醇还是制取香料如灵猫酮、橡胶抗老剂如二苯酚环己烷、水果防霉剂苯基苯酚等的原料。

目前环己醇的生产方法主要有环己烷氧化法、苯酚加氢法和环己烯直接水合法3 种。这些方法均存在转化率低、能耗高、反应速度慢等问题[1]。

将环己烯与羧酸（如甲酸、乙酸等）反应生成相应的环己基羧酸酯，再经水解反应制备环己醇，可以克服环己烯直接水合过程的缺点，获得较高的环己醇收率。该过程可称之为环己烯间接水合反应。与传统工艺相比，由于其有转化率高，环境亲和等优点，研究环己烯间接水合反应是非常有必要的[2]-[5]。

1.2 主要反应和生成物以及催化剂

1.2.1 醋酸环己酯

醋酸环己酯分子量100.6，无色至微黄色透明油状液体。有香蕉、苹果样香气。不溶于水，溶于乙醇和乙醚。沸点173.5℃，密度（20℃)0.9698。易燃

1.2.2 环己醇

环己醇分子式为C₆H₁₂O，分子量100.16，是一种重要的饱和脂环醇。无色晶体或液体。有樟脑和杂醇油的气味。熔点25.2℃，沸点161℃，密度（20℃）0.9624。有吸湿性。易燃烧。稍溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯、二硫化碳、乙酸乙酯和松节油等。

。

1.2.3 环己烯

环己烯的分子式为C6H10，分子量为82.15，无色液体，有特殊刺激性气味。沸点(℃)：83.0。不溶于水，溶于乙醇、乙醚。

1.2.4 磺酸型苯乙烯阳离子交换树脂

阳离子交换树脂是一种人造有机聚合物产品。磺酸型阳离子交换树脂一般由苯乙烯或丙烯酸(酯)先经过聚合反应生成具有三度空间立体网状结构的聚合物骨架(树脂母体)，再于骨架上导入磺酸基基而成。它的活性基(-SO3H)可在水中解离出来，用于与其它阳离子进行交换。

1.3 醋酸环己酯水解生成环己醇的原理

醋酸环己酯在以阳离子交换树脂为催化剂，温度80-90℃的液相下与水反应生成乙酸与环己酯。

副反应为生成乙酸与环己烯。

1.4国内外环己烯间接水合法生成环己醇的研究进展

Steyer[6-8]等人在塔式反应器中使用离子交换树脂催化剂，研究了由环己烯经甲酸环己酯间接水合制备环己醇过程。首先，环己烯和甲酸进行酯化反应，生成甲酸环己酯；然后，甲酸环己酯发生水解反应，生成环己醇和甲酸，甲酸起了一个承载作用。这种工艺，克服了环己烯水合反应的热力学限制，经过模拟认为，可以将环己烯接近100%的转化为环己醇。

杜文明[3]等人采用间歇釜式反应器研究了由环己烯经甲酸环己酯制备环己醇的催化反应，分别考察了环己烯与甲酸酯化反应和甲酸环己酯水解反应的影响因素，优化了反应条件；由环己烯经甲酸环己酯“一锅法”制备环己醇催化反应，环己醇收率最高可达40％，远高于环己烯直接水合反应。Iman[9]等对经由甲酸环己酯的环己烯间接水合过程进行了评估，认为该过程的能耗远低于Asahi公司的环己烯直接水合工艺，非常有发展前景。

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