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目前工业上使用的催化醋酸甲酯羰基合成醋酐的催化剂多是贵金属铑系催化剂,而醋酐生产过程中会产生焦油,焦油会包裹贵金属铑以及助催化剂碘等降低羰基化反应的活性。本研究在文献调研的基础上,通过筛选催化剂配方和工艺条件优化来试图能够降低对形成焦油有重要影响的前驱体丙酮和亚乙基二乙酸酯(EDA)这两种副产物的生成量。羰基化反应在锆材高压釜中进行,反应液组成采用气相色谱法进行检测,反应液中的金属离子浓度采用电感耦合等离子体发射光谱仪进行检测。研究结果如下: 1.以铑为主催化剂对金属助催化剂进行了筛选,考察的主要是过渡金属及其附近的一些金属。筛选出的金属Cr(Ⅲ)助剂能够降低副产物丙酮的生成量,筛选出的Sn(Ⅱ)助剂能够降低副产物EDA的生成量。在此实验基础上,对在羰基化反应体系中存在的3种金属助剂Li、Cr、Sn的添加量进行了单因素和正交试验,确定了较适宜的添加组成Li5000ppm,Cr300ppm,Sn700ppm。另外对羰基合成反应不同种类的主催化剂前体、反应溶剂对羰基化反应的影响也进行了研究。确定碘化铑为主催化剂前体,醋酸和醋酐混合物作为反应溶剂。 2.根据筛选的催化剂配方进行影响因素研究和合成工艺条件优化。优化得到较适宜工艺条件为:Rh添加量600ppm,碘甲烷添加量20%,醋酸与醋酐摩尔比3.5∶1,反应温度190℃,反应压力3MPa,H2分压0.3MPa,反应时间50min,在此工艺条件下和原有催化体系相比新催化体系催化的羰基化反应时空收率得到提高,丙酮和EDA生成量得以降低。在单因素试验的基础上进行均匀试验设计,采用DPS数据处理软件对实验结果进行二次多项式逐步回归得到有关羰基化反应时空收率(STY)、丙酮生成量、EDA生成量的数学模型。结果表明:①Rh含量、碘甲烷含量、H2分压对羰基化反应STY值影响较大;②Rh含量、碘甲烷含量对丙酮生成量有非常显著的影响;③H2分压对EDA生成量有非常显著的影响。 3.采用Aspenplus化工模拟软件中的RGIBBS反应器对醋酸甲酯羰基合成醋酐的主反应和副反应的平衡常数和平衡转化率进行了计算,并以上述得到的催化剂组成和较适宜的工艺条件对醋酸甲酯羰基合成醋酐的宏观反应动力学进行测定和关联计算,求得的反应活化能E为4.481×104J/mol,指前因子k0为3.845×103min-1,建立了关于反应原料醋酸甲酯的化学反应动力学方程r=-dcAcOMe/dt=kcAcOMe=3.845×103exp(-4.481×104/RT)cAcOMe。