化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
陰陽(yáng)混合離子交換樹脂在催化酯化反應(yīng)中的應(yīng)用
閱讀：597 發(fā)布時(shí)間：2023-10-6陰陽(yáng)混合離子交換樹脂在催化酯化反應(yīng)中的應(yīng)用
新樹脂的預(yù)處理：
由于運(yùn)輸及保管等各方面的原因,，容易使新樹脂產(chǎn)生脫水,。憑肉眼和手感均可發(fā)現(xiàn),。如遇此種情況,，為避免樹脂與水和其它再生液的接觸而產(chǎn)生爆裂破碎,，造成不必要的浪費(fèi)，必須將此類樹脂浸泡在8的食鹽水中16小時(shí)左右（浸泡時(shí)好經(jīng)常攪拌）,，使樹脂充分膨脹，經(jīng)清水漂洗至無(wú)鹽味后方可使用,。沒有上述現(xiàn)象,，則樹脂不必進(jìn)行預(yù)處理。
樹脂裝填：
國(guó)內(nèi)混床設(shè)備的樹脂裝填高度為陽(yáng)樹脂5（6）00mm,，陰樹脂10（2）00mm,，非再生態(tài)時(shí)（即陽(yáng)樹脂為鈉型，陰樹脂為氯型時(shí)）陽(yáng)樹脂裝填高度不能高過中排口,，但也不宜低于中排口5cm,。陰陽(yáng)樹脂裝填比例為2：1（或1.5：1）。001x7MB陽(yáng)離子交換樹脂在下,，201x7MB陰離子交換樹脂在上,。
________________________________________
樹脂沖洗：
樹脂裝入交換器后，用潔凈水反洗樹脂層,，直至出水清晰,、無(wú)氣味、無(wú)細(xì)碎樹脂為止,。
用約2倍樹脂體積的4-5HCl溶液,，以2m/h的流速通過樹脂層。全部通入后,，浸泡4-8小時(shí),，排去酸液，用潔凈水沖洗至出水呈中性,，沖洗流速為10-20m/h,。
用約2倍樹脂體積的2-5NaOH溶液，按上面進(jìn)HCl溶液的方法通入和浸泡,。排去堿液,，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速同上。酸,、堿溶液若能重復(fù)進(jìn)行2-3次,，則效果更佳。
陰陽(yáng)樹脂混合：
沖洗結(jié)束后,，打開下進(jìn),、上排閥，啟動(dòng)中間水泵（反沖洗使樹脂層松動(dòng)）,，將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時(shí),，關(guān)中間水泵和進(jìn)水閥；2,、打開小量排空閥,，開啟并控制進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣量（進(jìn)氣壓力為0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合,，使上下樹脂顏色深淺混合一致,。進(jìn)氣時(shí)間一般為10-15分鐘；3,、混合結(jié)束后,，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排空閥,，再迅速開啟上進(jìn)閥,、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降,，防止樹脂在沉降過程中重新分層）,。同時(shí)也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會(huì)產(chǎn)生氣泡,，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時(shí),，可以重復(fù)混合操作）。
注意事項(xiàng)：
運(yùn)行一年以上,，須檢查樹脂實(shí)際裝填高度,，如樹脂層高不夠了，就需要相應(yīng)填補(bǔ)樹脂,。
混床出水指標(biāo)主要有兩項(xiàng),，一項(xiàng)是電導(dǎo)率＜0.2us/cm，另一項(xiàng)是硅含量Csio2＜0.02mg/L,，為合格,。
如果混床周期制水量明顯下降，出水指標(biāo)不穩(wěn)定,，再生酸堿耗,、水耗居高不下，那就要對(duì)樹脂是否被污染及樹脂強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行再生或檢測(cè)。
脫鹽水混床再生要求 說明：
1,、反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗用檸檬酸溶液循環(huán)清洗的
2,、混床的分層、再生規(guī)范,、清洗合格,、混合均勻=出水電導(dǎo)率合格。 3,、如果是鐵中毒樹脂會(huì)發(fā)紅,，多數(shù)原因是因?yàn)闃渲谑褂眠^程中因設(shè)備中的鐵、處理液中有鐵,，樹脂污染一般是高價(jià)鐵,，可用5左右的HCI進(jìn)行處理，好循環(huán),，也可浸泡,，時(shí)間在5－8小時(shí)，把高價(jià)鐵變?yōu)榈蛢r(jià)鐵,。處理好后，樹脂再用清水清洗,。
混床出水電阻率≤1MΩ時(shí)混床需要再生,。本混床的陰陽(yáng)樹脂再生操作規(guī)程采用“二步再生法"—— 即先對(duì)陰離子（上部）進(jìn)堿再生；再對(duì)陽(yáng)離子樹脂（下部）進(jìn)鹽酸再生,。
一,、陰陽(yáng)樹脂分層
反沖洗：開啟下進(jìn)閥、上排閥,、啟動(dòng)中間水泵,，用RO出水大流量（約3000L/h）沖洗20分鐘后，小流量（約600L/h）的沖洗約15分鐘使樹脂松動(dòng)分層,。
樹脂分層的好壞,，還與樹脂的失效程度有關(guān)，樹脂失效程度越大,，分層越容易,。
若陰陽(yáng)樹脂因互相粘結(jié)抱團(tuán)無(wú)法分層時(shí)：緩慢打開小量潔凈壓縮空氣，再調(diào)節(jié)排空閥門,，使壓縮空氣從混床由下進(jìn)上排出,，從上下窺視鏡觀察樹脂松動(dòng)以利分層，視其情況可以延長(zhǎng)操作時(shí)間和次數(shù),，再按照上述反沖洗方法處理陰陽(yáng)樹脂的分層,。
陰陽(yáng)樹脂的分層是再生操作中非常關(guān)鍵和重要的步驟之一。
二、排除柱內(nèi)積水)
排水靜置沉降：關(guān)閉中間水泵及進(jìn)水閥,，打開中排閥,、下排閥，排盡樹脂柱內(nèi)積水（以免再生液被稀釋）,，水流盡后靜置5分鐘,。
三、配制酸堿液注意事項(xiàng)
配制酸堿液時(shí)務(wù)必小心操作,，戴上護(hù)目鏡,、橡膠手套和口罩等，保持室內(nèi)通風(fēng),；若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時(shí)就醫(yī),。
四、陰樹脂進(jìn)堿
1,、用純化水把pH =14的堿液配制好,；2、調(diào)節(jié)好堿液桶上的出液閥門,，打開進(jìn)堿閥（上進(jìn)）,，啟動(dòng)堿液泵，打開排空閥排除其空氣,，待堿液進(jìn)入后,，浸泡陰樹脂層時(shí)，關(guān)閉排空閥,，開啟中排閥并控制中排的開啟程度,堿液流量為300-500l/h（進(jìn)堿約45分鐘）,；3、堿液進(jìn)完之后,，及時(shí)用RO水沖洗稀釋堿液桶及進(jìn)堿管線20分鐘,，再關(guān)閉堿液泵、進(jìn)堿閥,；4,、再打開上進(jìn)水閥、啟動(dòng)中間水泵,，用RO水進(jìn)行沖洗至中排閥排出,，直至pH =10為止。再打開下排水閥,，關(guān)閉中排水閥,，直至出水
五、陽(yáng)樹脂進(jìn)酸
1,、用純化水把pH =1的酸液配制好,；2,、調(diào)好酸桶上的出液閥門，打開進(jìn)酸閥（下進(jìn)）,，啟動(dòng)酸液泵,，打開排空閥排除其空氣，待酸液進(jìn)入后（流量約
為250-300l/h）浸泡陽(yáng)樹脂層時(shí)（中排窺視鏡觀察）,，關(guān)閉排空閥,，同時(shí)開啟中排閥并控制其開啟程度；3,、中排出液pH =1時(shí)可適當(dāng)加大進(jìn)酸流量,，以使陽(yáng)樹脂不發(fā)生撓動(dòng)為佳（進(jìn)酸約需40分鐘）；4,、酸液進(jìn)完之后,，及時(shí)用RO水沖洗稀釋堿液桶及進(jìn)酸管線20分鐘，關(guān)閉酸液泵 ,、進(jìn)酸閥,；5、再打開上進(jìn)閥,、下進(jìn)閥,，啟動(dòng)中間水泵用RO水進(jìn)行沖洗，測(cè)試中排閥的出水pH =7-8時(shí),，關(guān)閉上進(jìn),、下進(jìn)閥，由中排把水排盡,。
六、陰陽(yáng)樹脂混合
1,、樹脂清洗合格后,，打開下進(jìn)、上排閥,，啟動(dòng)中間水泵（反沖洗使樹脂層松動(dòng)）,，將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時(shí)，關(guān)中間水泵和進(jìn)水閥,；2,、打開小量排空閥，開啟并控制進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣量（進(jìn)氣壓力為
0.1-0.15Mpa）,，觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合,，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進(jìn)氣時(shí)間一般為10-15分鐘,；3,、混合結(jié)束后,，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排空閥,，再迅速開啟上進(jìn)閥,、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降,，防止樹脂在沉降過程中重新分層）,。同時(shí)也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會(huì)產(chǎn)生氣泡,，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時(shí),，可以重復(fù)混合操作）。
七,、混床的沖洗
混合完畢后,，用RO出水進(jìn)行正洗。正洗流量一般為2000L/h,，沖洗約30分鐘,，以排出水符合純化水水質(zhì)指標(biāo)為終點(diǎn)。
八,、再生過程中可能出現(xiàn)的問題及對(duì)策
1,、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡，可將柱內(nèi)積水由下排閥排掉,，打開排氣閥,，然后以很低的流速(使樹脂層不動(dòng))以反洗的方式從柱體下部進(jìn)水，當(dāng)液面淹沒全部樹脂時(shí),，立即停止進(jìn)水,，以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進(jìn)行沖洗即可,。
2,、影響樹脂再生程度的因素，主要有再生劑的用量,、濃度,、純度、再生時(shí)間,、再生劑的流速,、再生時(shí)的溫度等，在實(shí)際操作中應(yīng)予注意,?；齑苍试S工作壓力≤0.2MPa。
陰陽(yáng)混合離子交換樹脂在催化酯化反應(yīng)中的應(yīng)用隨著生活水平的提高,，環(huán)境和污染問題日益受到人們的關(guān)注,?；瘜W(xué)反應(yīng)在工藝設(shè)計(jì)、操作條件和催化劑方面都應(yīng)該考慮環(huán)保的要求,，這就給催化劑的發(fā)展提出了挑戰(zhàn),同時(shí)也給催化劑本身帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇,。酯化反應(yīng)是一類非常重要的有機(jī)反應(yīng)，通過這類反應(yīng)可以合成一系列具有應(yīng)用價(jià)值的羧酸酯,，可用作增塑劑,、溶劑、香料,、制藥前驅(qū)體,、農(nóng)用化學(xué)品等。這些催化劑不但用完后處理起來(lái)比較麻煩,、對(duì)設(shè)備有腐蝕作用,，而且廢酸的排放對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而高分子催化劑的使用方便性,、環(huán)境友好性,、對(duì)設(shè)備的零腐蝕性引起了國(guó)內(nèi)外化學(xué)工業(yè)以及催化劑專家的特別關(guān)注，其中研究較多的當(dāng)屬陽(yáng)離子交換樹脂催化劑的開發(fā)和應(yīng)用,。
離子交換樹脂
離子交換樹脂是一種含有活性基團(tuán)的合成功能高分子材料,，它是由交聯(lián)的高分子共聚物引入不同性質(zhì)的離子交換基團(tuán)而成的，所用的交聯(lián)共聚物有苯乙烯系,、丙烯酸酯系和環(huán)氧系等,。根據(jù)合成技術(shù)的不同，可制成大孔結(jié)構(gòu)或凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂,。按引入基團(tuán)的性質(zhì)可分為強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂,、強(qiáng)堿陰樹脂其中的螯合性、酸堿兩性和氧化還原性等品種,。離子交換樹脂型固體催化劑主要以2種方式應(yīng)用于酯化催化,，一種是利用離子交換樹脂本身作為催化劑；另一種是將常用的催化劑負(fù)載于樹脂上,，以此作為合成催化劑,。
離子交換樹脂
離子交換樹脂在催化酯化反應(yīng)中的直接應(yīng)用
離子交換樹脂催化一系列酯化反應(yīng)都得到了較好的催化效果,，已經(jīng)廣泛用于各類催化反應(yīng),。凝膠型樹脂作為一類均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂，常用于性及水溶液反應(yīng)中,。大孔樹脂內(nèi)部具有毛細(xì)孔結(jié)構(gòu),，是一類非均相凝膠結(jié)構(gòu)樹脂，受溶劑影響較小,，在溶劑中的溶脹度比凝膠型樹脂小,，這一優(yōu)點(diǎn)使之適用于許多反應(yīng),。
離子交換樹脂
強(qiáng)酸性樹脂在催化劑中的應(yīng)用
目前關(guān)于陽(yáng)離子交換樹脂催化酯化反應(yīng)的研究報(bào)道較多，其中主要應(yīng)用的離子交換樹脂為強(qiáng)酸性離子交換樹脂dh,、732和大孔陽(yáng)離子交換樹脂,。以d72型大孔陽(yáng)離子交換樹脂為催化劑合成已酸乙酯，產(chǎn)率可達(dá)80以上,。先后用d72和732型樹脂催化合成乙酸芐酯,，產(chǎn)率分別是77和76。以732陽(yáng)離子交換樹脂為催化劑,，由肉桂酸和甲醇合成了肉桂酸甲酯,，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)95.5，且催化劑的性能穩(wěn)定,。等以d72為催化劑合成乙酸丁酯,，產(chǎn)品產(chǎn)率可達(dá)理論值的99。
利用732型樹脂作為固體酸催化劑,，研究了正丁醇,、異丁醇及仲丁醇與冰乙酸催化酯化合成相應(yīng)乙酸丁酯的催化性能。發(fā)現(xiàn)樹脂對(duì)正丁醇,、異丁醇與乙酸的酯化具有較強(qiáng)的催化作用,，而對(duì)仲丁醇的催化作用小。樹脂催化劑在異丁醇酯化反應(yīng)中穩(wěn)定性高,，催化劑選擇性較好,，所得產(chǎn)品無(wú)副產(chǎn)物。