强酸性树脂催化剂用于酯化和醚化反应的性能研究

孙明丽（丹东明珠特种树脂有限公司，辽宁丹东118000）

强酸性树脂催化剂
用于酯化和醚化反应的性能研究

孙明丽（丹东明珠特种树脂有限公司，辽宁丹东118000）

当前，强酸性树脂催化剂在我国化工领域中的应用越来越广泛，尤其是阳离子交换树脂，其在酯化与醚化反应中的应用，能够充分发挥催化剂的功能，对降低化工工艺成本，提升工艺效率有着重要作用。基于此，文章对强酸性树脂用于酯化与醚化反应的性能进行了简单的介绍与研究。

强酸性树脂催化剂；酯化反应；醚化反应；性能研究

现如今，在多元化社会、经济的影响下，人们的生活需求也呈现多元化的变化趋势。化工行业作为国民经济的组成部分，创新其工艺技术，研发并生产多品种的产品，能够满足社会发展对化学产品的需求。强酸性树脂催化剂在酯化与醚化反应中具有极佳的应用效果。因此，化工技术人员需加强对强酸性树脂催化剂的研究力度，通过分析其在酯化与醚化反应中的性能，从而确定催化剂的投放方案。

1 强酸性树脂催化剂

一般情况下，离子交换树脂自身具有酸碱性质，如，阳离子交换树脂可以分为强酸性的阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂，而强酸性树脂催化剂恰指离子交换树脂中呈酸性的阳离子交换树脂。该树脂的活性、选择性以及制备工艺比较简单，成本较低、不会产生环境污染问题。因此，其被广泛应用到工业酯化与醚化反应中。阳离子交换树脂分子中含有-COOH、-PO3H2、-SO3H等能够与阳离子交换的酸性基团【1】。虽然离子交换树脂属于固体催化剂中的一类，但强酸性树脂催化剂与传统的固体催化剂相比具有以下几点优势：一强酸性树脂催化剂的成本低、能够回收并重复利用；二树脂催化剂具有较高的选择性，可以依据反应要求改变其自身特性，提高反应速率；三，树脂活性基团位于表面，增加了反应物与活性位的接触几率，具有较高的活性。因此，树脂催化剂在化工工艺中的应用越来越广泛。近年来，工业生产对树脂的需求如下表所示：

表1 工业生产对树脂的需求表

通过上表可以看出，从07年到14年，我国对树脂催化剂的应用呈逐渐上升的趋势，由此可见，树脂催化剂在我国工业生产领域中具有较好的应用前景。

2 强酸性树脂催化剂在酯化与醚化反应中的性能研究

由于酯化反应与醚化反应的范畴较广，在分析强酸性树脂催化剂在酯化与醚化反应中的性能时，我们需要明确具体的酯化反应，从而更好地分析强酸性树脂催化剂的性能。

2.1 强酸性树脂在甲基丙烯酸酯化反应中的应用分析

第一，在甲基丙烯酸酯合成过程中，其反应是在实验固定床反应器上进行的，采用下进料的方式进行反应物投料，其最终的反应结果，可以了解到，在甲基丙烯酸酯反应过程中，只有三种产物，其中，甲醇、甲基丙烯酸为未完全反应的反应物，这说明强酸性树脂在甲基丙烯酸酯反应中的应用不会衍生出其他的副产物，能够保证产物的纯度。

第二，温度对甲基丙烯酸酯反应中催化剂性能的影响。在甲基丙烯酸酯反应过程中，改变其反应温度，则甲醇的转化率也会随之改变，催化剂的反应性能就会受到影响。

2.2 强酸性树脂在甲基叔丁基醚反应中的性能研究

在甲基叔丁基醚反应与甲基丙烯酸酯的应用环境类似，在甲基叔丁基醚反应过程中，有副产物的产生，如，异丁烯、甲醇、丙酮、异丙醇、叔丁醇。这些副产物的产生会影响甲基叔丁基醚的纯度，同时，也会降低醚化反应的转化率，影响催化剂的催化效果。在甲基叔丁基醚反应中，若装置长时间运转，且在一定时间后改变反应温度，则强酸性催化剂的性能会发生重大改变。具体数据如表2所示：

表2 甲基叔丁基醚合成反应长运转数据

由表2可以看出，在甲基叔丁基醚树脂催化反应中，随着反应时间的不断增加，4#催化剂的催化效果虽然有所下降，但其依然具有较高的催化活性与选择性，而5#催化剂在超出4182小时后，其就失去了催化功能。因此，可以得到4#树脂催化剂的耐温稳定性要强于5#催化剂，使用寿命也比5#催化剂长。

3 结语

综上所述，强酸性树脂催化剂在酯化与醚化反应中的应用效果并不确定，其催化剂性能会随着反应温度、时间的改变而改变。因此，在工业酯化或醚化反应中，相关技术人员需要依据反应工艺参数，确定催化效果较好的催化剂，从而提高酯化或醚化反应效率。

[1]路克鹏.强酸性树脂催化剂用于酯化和醚化反应的性能研究[D].大连理工大学,2016.

[2]李亚男,何文军,俞峰萍,陈梁锋,戈军伟.离子交换树脂在有机催化反应中的应用进展[J].应用化学,2015,(12):1343-1357.

孙明丽（1986-），女，汉族，辽宁丹东人，研究方向:离子交换树脂与树脂催化剂。