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甲酸异丙酯是某产品生产的副产物,实际应用价值不大,基本上作为燃料直接燃烧,本文以甲酸异丙酯为原料,探索甲酸异丙酯与甲醇酯交换反应制备更具工业价值的甲酸甲酯和异丙醇的工艺过程,提高其利用价值。论文实验分别考察了碱、酸催化体系中反应条件的影响,并相应建立了动力学模型,通过实验结果回归获得了动力学参数。具体结果如下:酯交换实验100 mL高压反应釜中进行,首先考察了碱催化体系。选择KOH、NaOH、717强碱性阴离子交换树脂、甲醇钠等4种碱性催化剂催化甲酸异丙酯与甲醇的酯交换反应,考察了各催化剂对反应的催化效果,筛选确定了适宜的催化剂甲醇钠进行后续考察。用甲醇钠作催化剂,对反应条件(反应温度、原料摩尔比、催化剂用量)进行了考察,得到反应最佳工艺条件为:反应温度433.15K,甲醇与甲酸异丙酯摩尔比5:1,催化剂甲醇钠用量为原料总量的0.5%wt,甲酸异丙酯平衡转化率最高可达67.8%。采用均相二级可逆反应模型推导得到甲酸异丙酯与甲醇酯交换反应动力学方程,通过413.15～453.15 K下的实验数据回归得到反应动力学数据为(正反应活化能 126.64 kJ·mol-1,逆反应活化能 148.38kJ·mol-1,反应焓变-21.74 kJ·mol-1)。不同醇酯摩尔比下的实验数据表明该模型有较高的可信度。考察酸催化体系,选择酸性292-1树脂、3A分子筛、固体酸HND-580等3种酸性催化剂催化甲酸异丙酯与甲醇的酯交换反应,考察了各催化剂对反应的催化效果,筛选确定了适宜的催化剂酸性292-1树脂进行后续考察。用酸性292-1树脂作催化剂,在消除内外扩散影响后对反应条件(反应温度、原料摩尔比、催化剂用量)以及催化剂重复使用性进行了考察,得到反应最佳工艺条件为:反应温度433.15K、搅拌速率300rpm、甲醇与甲酸异丙酯摩尔比5:1、催化剂酸性292-1树脂用量为原料总量的0.5%wt,甲酸异丙酯平衡转化率最高可达86.2%。催化剂重复使用实验表明该催化剂有较好的重复使用性。采用均相二级可逆反应模型推导得到甲酸异丙酯与甲醇酯交换反应动力学方程,回归得到反应动力学数据为(正反应活化能34.83 kJ·mol-1,逆反应活化能53.28 kJ·mol-1,反应焓变-18.46 kJ·mol-1)。模型被证实有较高的可靠性。考虑酸催化反应为液固相反应过程时,在单层吸附假设下,采用LHHW和ER两种吸附模型进行动力学推导,通过Matlab软件进行数据处理得到相关模型参数。LHHW模型相关系数普遍高于ER模型,并求出催化剂的表面反应活化为122.33 kJ·mol-1。通过在最佳温度433.15 K下,Matlab处理不同醇酯摩尔比下的动力学方程与实验数据进行对比,发现LHHW模型有较好的预测性,更适合描述甲酸异丙酯与甲醇的酯交换过程。