強酸性樹脂催化劑用于酯化和醚化反應的性能研究

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域中的應用越來越廣泛，尤其是陽離子交換樹脂，其在酯化與醚化反應中的應用，能夠充分發揮催化劑的功能，對降低化工工藝成本，提升工藝效率有著重要作用。基于此，文章對強酸性樹脂用于酯化與醚化反應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；醚化反應；性能研究

現如今，在多元化社會、經濟的影響下，人們的生活需求也呈現多元化的變化趨勢。化工行業作為國民經濟的組成部分，創新其工藝技術，研發并生產多品種的產品，能夠滿足社會發展對化學產品的需求。強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應中具有極佳的應用效果。因此，化工技術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，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、不會產生環境污染問題。因此，其被廣泛應用到工業酯化與醚化反應中。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的固體催化劑相比具有以下幾點優勢：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，可以依據反應要求改變其自身特性，提高反應速率；三，樹脂活性基團位于表面，增加了反應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用越來越廣泛。近年來，工業生產對樹脂的需求如下表所示：

表1 工業生產對樹脂的需求表

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

2 強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應中的性能研究

由于酯化反應與醚化反應的范疇較廣，在分析強酸性樹脂催化劑在酯化與醚化反應中的性能時，我們需要明確具體的酯化反應，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中的應用分析

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

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

2.2 強酸性樹脂在甲基叔丁基醚反應中的性能研究

在甲基叔丁基醚反應與甲基丙烯酸酯的應用環境類似，在甲基叔丁基醚反應過程中，有副產物的產生，如，異丁烯、甲醇、丙酮、異丙醇、叔丁醇。這些副產物的產生會影響甲基叔丁基醚的純度，同時，也會降低醚化反應的轉化率，影響催化劑的催化效果。在甲基叔丁基醚反應中，若裝置長時間運轉，且在一定時間后改變反應溫度，則強酸性催化劑的性能會發生重大改變。具體數據如表2所示：

表2 甲基叔丁基醚合成反應長運轉數據

由表2可以看出，在甲基叔丁基醚樹脂催化反應中，隨著反應時間的不斷增加，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定性要強于5#催化劑，使用壽命也比5#催化劑長。

3 結語

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

[1]路克鵬.強酸性樹脂催化劑用于酯化和醚化反應的性能研究[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中的應用進展[J].應用化學,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。