劉?輝，劉?鑫，項(xiàng)文雨，郭?凱，劉春江, ，張青軍

陽(yáng)離子交換樹脂催化合成乳酸甲酯動(dòng)力學(xué)研究

劉?輝1, 2，劉?鑫1, 2，項(xiàng)文雨1, 2，郭?凱1, 2，劉春江1, 2, 3，張青軍3

(1. 天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300350；2. 化學(xué)工程聯(lián)合國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天津大學(xué))，天津 300350；3. 天津大學(xué)浙江紹興研究院，紹興 312300)

工業(yè)化生產(chǎn)乳酸甲酯需要特定催化劑的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算．本文研究了在大孔陽(yáng)離子交換樹脂DA330的催化作用下，乳酸和甲醇生成乳酸甲酯的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)．乳酸甲酯是一種重要的化工生產(chǎn)基礎(chǔ)原料，多用來(lái)作為合成香料和農(nóng)藥的原料．隨著化石能源緊缺和環(huán)保要求提高，具有可降解和可再生特性的乳酸甲酯及其高聚物的需求也在與日俱增．乳酸甲酯的連續(xù)化生產(chǎn)是提高乳酸甲酯產(chǎn)量的關(guān)鍵，具有廣闊的研究前景．采用固體大孔陽(yáng)離子交換樹脂代替?zhèn)鹘y(tǒng)濃硫酸作為催化劑，需要對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行重新測(cè)定．本文針對(duì)乳酸甲酯反應(yīng)體系外擴(kuò)散影響、內(nèi)擴(kuò)散影響、酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．采用氣相色譜對(duì)反應(yīng)體系中的乳酸甲酯含量進(jìn)行測(cè)定．研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外擴(kuò)散在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)對(duì)反應(yīng)速率無(wú)明顯影響：以酯化反應(yīng)為例，攪拌轉(zhuǎn)速達(dá)400r/min以上時(shí)體系內(nèi)催化劑顆粒懸浮程度達(dá)到峰值，外擴(kuò)散不影響酯化反應(yīng)速率；在催化劑顆粒懸浮程度達(dá)到峰值之后，催化劑粒徑大小不影響酯化反應(yīng)速率．反應(yīng)溫度在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)反應(yīng)速率呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)影響，酯化和水解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合均符合Quasi-Homogeneous模型，最終得到DA330催化條件下的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)．

乳酸甲酯；陽(yáng)離子交換樹脂；固體催化劑；動(dòng)力學(xué)研究

乳酸甲酯作為一種羥基酯類化合物，結(jié)構(gòu)中存在羥基和酯基，是一種重要的化工生產(chǎn)基礎(chǔ)原料，多用來(lái)香料合成及農(nóng)藥生產(chǎn)．作為綠色溶劑，其在制藥工業(yè)、食品工業(yè)以及日化工業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1-2]．工業(yè)上合成乳酸甲酯的主要方法是通過(guò)濃硫酸催化乳酸和甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，由于乳酸本身的特殊結(jié)構(gòu)及反應(yīng)溫度的影響，乳酸分子易發(fā)生分子內(nèi)脫水碳化反應(yīng)，最終導(dǎo)致產(chǎn)物收率較低、產(chǎn)品色澤不均，伴隨著三廢增多的問(wèn)題[3-4]．

近幾年用于生產(chǎn)乳酸烷基酯新型催化劑的研究已趨于成熟[5]，如固體超強(qiáng)酸[6]、多元催化劑[7-8]、苯乙烯磺酸[9]、復(fù)合Louis酸[10]以及生物酶[11]等．但這些催化劑對(duì)乳酸甲酯的催化效果并不理想．甲醇分子羥基比例大，相較于其他低級(jí)醇，與水和乳酸形成的氫鍵會(huì)更多[12]．通過(guò)拉曼光譜對(duì)甲醇-水體系進(jìn)行觀察：甲醇體積分?jǐn)?shù)超過(guò)0.4時(shí)，水的四面體結(jié)構(gòu)被甲醇徹底破壞進(jìn)一步形成大量氫鍵[13-14]．工業(yè)用乳酸中含有20%～25%的水，在和甲醇反應(yīng)生成乳酸甲酯過(guò)程中，大量的氫鍵會(huì)影響反應(yīng)速率及收率．實(shí)驗(yàn)表明，在無(wú)合適帶水劑的情況下，乳酸甲酯的收率只有50%～60%，其他低級(jí)醇(C2～5)與乳酸酯化反應(yīng)較快，且無(wú)需帶水劑的添加[15]．反應(yīng)精餾可在一定程度上解決此問(wèn)題，為了正確設(shè)計(jì)反應(yīng)精餾塔，需要進(jìn)行動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)．

用甲醇和乳酸作為原料生產(chǎn)乳酸甲酯的化學(xué)方程式為

Sanz等[16]以Amberlyst15為催化劑，用Quasi-Homogeneous(Q-H)、Langmuir-Hinshelwood(L-H)和Eley-Rideal(E-R) 3種模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合并比較.發(fā)現(xiàn)Q-H模型擬合出的結(jié)果最能反映Amberlyst15對(duì)乳酸甲酯酯化和水解反應(yīng)的催化作用．Jiang等[17]通過(guò)D001催化劑研究了乳酸甲酯的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，分析了攪拌速度、催化劑尺寸、原料初始摩爾比和溫度對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響，并采用擬均相模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，得到了對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程．孔倩等[18]通過(guò)計(jì)算機(jī)流程模擬，研究乳酸進(jìn)料過(guò)量時(shí)反應(yīng)精餾合成乳酸甲酯的整體流程，得到了最優(yōu)化的反應(yīng)條件．

本文考慮工業(yè)乳酸中水對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的影響，提出甲醇酯化工業(yè)乳酸的表觀動(dòng)力學(xué)模型，為后續(xù)擬開展的模擬研究提供數(shù)據(jù)支持．采用DA330大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂作為催化劑，無(wú)需脫水劑，通過(guò)工業(yè)乳酸(含水量20%)與甲醇進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)定不同溫度下的乳酸甲酯生成速率，得到正反應(yīng)表觀動(dòng)力學(xué)模型；關(guān)聯(lián)乳酸甲酯不同溫度下的水解速度，得到逆反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型．此工作對(duì)于乳酸甲酯實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用．

1?實(shí)?驗(yàn)

1.1?主要儀器和試劑

主要儀器和試劑見表1，DA-330樹脂催化劑理化指標(biāo)見表2．

表1?主要儀器及試劑

Tab.1?Main instruments and reagents

表2?DA-330樹脂催化劑理化指標(biāo)

Tab.2 Physical and chemical indexes of DA-330 resin catalyst

1.2?氣相色譜條件

參考于文濤等[19]對(duì)乳酸甲酯氣相色譜分析條件，本實(shí)驗(yàn)采用的氣相色譜型號(hào)為950FID型氣相色譜，分離柱為長(zhǎng)30m、內(nèi)徑為0.25mm的PEG毛細(xì)管色譜柱；氫火焰檢測(cè)器，氫氣發(fā)生器輸出流量為40mL/min；檢測(cè)室溫度為180℃；氣化室溫度為180℃；為了保證內(nèi)標(biāo)物環(huán)己酮和乳酸甲酯無(wú)交叉峰，設(shè)定為程序升溫：進(jìn)樣開始，柱溫80℃維持4min，1min內(nèi)升溫至90℃保持不變．經(jīng)檢驗(yàn)，該方法可使環(huán)己酮和乳酸甲酯分離干凈．

1.3?內(nèi)標(biāo)曲線的確定

為了準(zhǔn)確測(cè)定出樣品中乳酸甲酯的含量，采用內(nèi)標(biāo)法對(duì)樣品進(jìn)行處理．利用環(huán)己酮作為內(nèi)標(biāo)物，得到與乳酸甲酯相關(guān)聯(lián)的內(nèi)標(biāo)曲線[20]：

(1) 稱取4.018g(0.04mol)環(huán)己酮、4.019g(0.04mol)乳酸甲酯分別放入兩個(gè)100mL容量瓶，甲醇作為溶劑加至100mL；

(2) 用1mL移液管取1mL環(huán)己酮溶液分別移入5個(gè)5mL容量瓶?jī)?nèi)，再分別取0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL的乳酸甲酯溶液放入上述5支容量瓶中，加甲醇至5mL，得到標(biāo)準(zhǔn)液；

(3) 將5份標(biāo)準(zhǔn)液用氣相色譜分析，得到的曲線如圖1所示.

圖1?環(huán)己酮-乳酸甲酯內(nèi)標(biāo)曲線

擬合得到的內(nèi)標(biāo)曲線為

1.4?實(shí)驗(yàn)步驟

以酯化反應(yīng)為例介紹實(shí)驗(yàn)步驟如下．

(1) 催化劑與乳酸倒入四口燒瓶?jī)?nèi)，催化劑添加量占乳酸質(zhì)量1.5%，插入溫度計(jì)和冷凝管后密封進(jìn)料口，甲醇倒入錐形瓶?jī)?nèi)并密封．

(2) 甲醇和乳酸分別置在水浴鍋中預(yù)熱，冷凝管通水．

(3) 溫度穩(wěn)定后，將錐形瓶中的甲醇倒入四口燒瓶中與乳酸混合，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示．開啟攪拌，并開始計(jì)時(shí)．以此作為反應(yīng)的起始時(shí)間，每隔一段時(shí)間對(duì)反應(yīng)液取樣，用氣相色譜儀器分析各組分的變化.

檢測(cè)方法：實(shí)驗(yàn)前配置好一定濃度的環(huán)己酮標(biāo)準(zhǔn)溶液，用取樣器取0.5mL反應(yīng)器內(nèi)混合液與0.5mL環(huán)己酮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行混合，用氣相色譜分析混合液的組成，通過(guò)內(nèi)標(biāo)曲線求解乳酸甲酯的量．

圖2?實(shí)驗(yàn)裝置

2?結(jié)果與討論

陽(yáng)離子樹脂固體作為催化劑的反應(yīng)可分為擬均相和非均相反應(yīng)．理想的均相狀態(tài)要求樹脂在液相中完全膨脹，且和聚合物結(jié)合的磺酸基團(tuán)完全解離．非均相的特征是底物和樹脂上的磺酸基團(tuán)直接相互作用[17]．本實(shí)驗(yàn)不考慮傳質(zhì)阻力，反應(yīng)速率模型采用擬均相模型進(jìn)行表示．整個(gè)催化過(guò)程視為催化劑內(nèi)部的均相催化，其中反應(yīng)物、產(chǎn)物和溶劑在液相體系中處于分布平衡．

為了驗(yàn)證無(wú)內(nèi)、外傳質(zhì)阻力的影響，先進(jìn)行外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)．

2.1?外擴(kuò)散影響

外擴(kuò)散研究的是攪拌速度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響，攪拌速度會(huì)影響催化劑顆粒在液體中的懸浮程度．以酯化反應(yīng)為例，實(shí)驗(yàn)取工業(yè)乳酸56.3g(乳酸0.5mol)和甲醇16g(0.5mol)，催化劑0.675g，水浴溫度為333K，分別測(cè)轉(zhuǎn)速為0r/min、100r/min、200r/min、300r/min、400r/min時(shí)反應(yīng)器內(nèi)乳酸甲酯的濃度D(mol/L)變化，記錄其隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)，如圖3所示．

圖3?不同轉(zhuǎn)速條件下乳酸甲酯濃度隨時(shí)間的變化

Chakrabarti等[21]指出對(duì)于離子交換樹脂參與的催化反應(yīng)，除非存在體系黏度較高或者攪拌速度很低的情況，否則催化過(guò)程中外擴(kuò)散一般不會(huì)影響反應(yīng)的總速率．對(duì)于乳酸甲酯體系，當(dāng)反應(yīng)器攪拌速度在400～900r/min范圍內(nèi)，外擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)速率不存在影響[16]．由圖3可知，在≤400r/min條件下，不同轉(zhuǎn)速下產(chǎn)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化存在差異，驗(yàn)證了低轉(zhuǎn)速攪拌過(guò)程中存在傳質(zhì)阻力．隨著轉(zhuǎn)速的增加，催化劑顆粒懸浮程度越充分，外部傳質(zhì)阻力減?。?dāng)嚢杷俣?00r/min與300r/min對(duì)酯化反應(yīng)速率的影響較為接近，此后所有實(shí)驗(yàn)均在400r/min的條件下進(jìn)行．

2.2?內(nèi)擴(kuò)散影響

實(shí)驗(yàn)可用催化劑粒徑范圍為0.3～1.2mm，反應(yīng)溫度333K，反應(yīng)物添加量與外擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)一致，轉(zhuǎn)速固定(400r/min)，將催化劑顆粒按粒徑分為＞0.8mm、0.4～0.8mm、＜0.4mm 3組進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)定不同時(shí)刻的乳酸甲酯濃度D，如圖4所示．

由圖4中可以看出，粒徑0.8mm以下時(shí)，乳酸甲酯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線的斜率基本一致，不同催化劑尺寸下的反應(yīng)速率在95%置信水平上最大偏差不超過(guò)10%，無(wú)顯著差異．說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)催化劑粒徑范圍內(nèi)，內(nèi)擴(kuò)散對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)速率無(wú)明顯影響，內(nèi)部傳質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)．該結(jié)論與文獻(xiàn)[16]的觀點(diǎn)一致．此后所有實(shí)驗(yàn)均采用混合粒徑的催化劑顆粒．

2.3?酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同溫度下的反應(yīng)速率，取工業(yè)乳酸56.3g(乳酸0.5mol)和甲醇16g(0.5mol)，混合粒徑(0.3～1.2mm)催化劑0.675g，攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，測(cè)定333K、343K、353K、363K條件下反應(yīng)器內(nèi)不同時(shí)刻的乳酸甲酯濃度D，如表3所示．生成的乳酸甲酯濃度與初始乳酸濃度比值即為對(duì)應(yīng)時(shí)刻的酯化轉(zhuǎn)化率，處理后得表4．

表3?不同溫度下酯化反應(yīng)D-關(guān)系

Tab.3?CD-t at different temperatures

表4?不同溫度下乳酸甲酯酯化轉(zhuǎn)化率

Tab.4?Esterification conversion rate of methyl lactate at different temperatures

根據(jù)Sanz等[16]的研究，乳酸甲酯的酯化反應(yīng)適用于Q-H動(dòng)力學(xué)模型，忽略吸附對(duì)反應(yīng)速率的影響，則乳酸甲酯生成動(dòng)力學(xué)模型可表示為

反應(yīng)初期，乳酸甲酯含量比較小，逆反應(yīng)可忽略．因此動(dòng)力學(xué)模型可表示為

根據(jù)Sanz等[16]以及Jiang等[17]對(duì)乳酸甲酯進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)研究，乳酸甲酯的酯化反應(yīng)為二級(jí)可逆反應(yīng)，且＝＝1，反應(yīng)過(guò)程中乳酸濃度和甲醇濃度相等，故A＝B，則式(5)可以簡(jiǎn)化為

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式有

將式(7)代入式(6)后積分可得

將式(7)帶入式(8)，有

圖5?不同溫度下-t關(guān)系

根據(jù)阿倫尼烏斯方程，有

式中：+為酯化反應(yīng)活化能；+為酯化反應(yīng)阿倫尼烏斯因子；為摩爾氣體常數(shù)．

式(10)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)，有

表5?不同溫度下的+值

Tab.5?k+ values at different temperatures

圖6中通過(guò)最小二乘法回歸得到的直線斜率為?-5.89×103，截距為12.987，曲線擬合度2為0.9891.故酯化反應(yīng)活化能為

酯化反應(yīng)的阿倫尼烏斯因子為

進(jìn)一步可得酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為

圖6?酯化反應(yīng)的阿倫尼烏斯關(guān)系圖

2.4?水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

在第2.1節(jié)外擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中提到酯化反應(yīng)條件下，400～900r/min范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率無(wú)影響，證明此時(shí)催化劑懸浮程度已到達(dá)峰值，故在此范圍外擴(kuò)散對(duì)水解反應(yīng)也應(yīng)該無(wú)影響．第2.2節(jié)內(nèi)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)結(jié)論指出不同粒徑催化劑對(duì)于酯化反應(yīng)速率不存在影響，酯化反應(yīng)和水解反應(yīng)均通過(guò)催化劑的酸性位點(diǎn)進(jìn)行催化，因此水解反應(yīng)速率同樣不受催化劑粒徑影響.

取乳酸甲酯52.05g(0.5mol)和蒸餾水9g(0.5mol)，混合粒徑(0.3～1.2mm)催化劑0.675g，攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，測(cè)定333K、343K、353K、363K條件下反應(yīng)器內(nèi)不同時(shí)刻的乳酸甲酯濃度D，如表6所示．消耗的乳酸甲酯濃度與初始乳酸甲酯濃度比值即為對(duì)應(yīng)時(shí)刻的水解轉(zhuǎn)化率，處理后得?表7．

反應(yīng)初期，乳酸含量比較小，忽略酯化反應(yīng)．因此動(dòng)力學(xué)模型(4)可簡(jiǎn)化為

根據(jù)Sanz等[16]以及Jiang等[17]對(duì)乳酸甲酯進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)研究，乳酸甲酯的水解反應(yīng)同樣為二級(jí)可逆反應(yīng)，且＝＝1，反應(yīng)過(guò)程中乳酸甲酯添加量和蒸餾水相等，則C＝D，則

積分可得

表6?不同溫度下水解反應(yīng)D-關(guān)系

Tab.6?CD-t in the hydrolysis reaction at different temperatures

表7?不同溫度下乳酸甲酯水解轉(zhuǎn)化率

Tab.7?Hydrolysis conversion rate of methyl lactate at different temperatures

圖7?不同溫度下-t關(guān)系

根據(jù)阿倫尼烏斯方程，有

式中：-為水解反應(yīng)活化能；-為水解反應(yīng)阿倫尼烏斯因子. 式(18)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)，有

表8?各溫度下的-值

Tab.8?k-values at different temperatures

圖8?水解反應(yīng)的阿倫尼烏斯關(guān)系圖

圖8中由最小二乘法回歸得到的直線斜率為??-6.23×103，截距為10.908，曲線擬合度2為0.9911.則水解反應(yīng)的活化能為

水解反應(yīng)的阿倫尼烏斯因子為

水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為

在處理酯化和水解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過(guò)程中，有對(duì)應(yīng)的逆反應(yīng)可忽略的假設(shè)，因此應(yīng)盡量取反應(yīng)前期的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)滿足數(shù)據(jù)處理要求，不需要長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)以達(dá)到平衡.

對(duì)于乳酸甲酯體系，酯化和水解反應(yīng)同時(shí)存在，只是反應(yīng)程度不同．分開處理的酯化和水解動(dòng)力學(xué)方程在滿足假設(shè)要求的取點(diǎn)方法下，能夠消除對(duì)應(yīng)逆反應(yīng)的影響，所得到動(dòng)力學(xué)方程具有一定的可行性. 在反應(yīng)溫度、催化劑用量和攪拌轉(zhuǎn)速相同的條件下，可將對(duì)應(yīng)的酯化動(dòng)力學(xué)方程和水解動(dòng)力學(xué)方程合并．結(jié)合乳酸甲酯的酯化動(dòng)力學(xué)方程(14)和水解動(dòng)力學(xué)方程(22)可得完整的動(dòng)力學(xué)方程，即為

3?結(jié)?語(yǔ)

本文研究了含水乳酸與甲醇在陽(yáng)離子交換樹脂DA330催化下的酯化反應(yīng)表觀動(dòng)力學(xué)．研究發(fā)現(xiàn)400r/min以上的轉(zhuǎn)速能消除外擴(kuò)散影響；不同粒徑催化劑不存在內(nèi)擴(kuò)散影響；反應(yīng)速率隨著溫度的增加而增加．在DA330存在條件下，酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活化能為48.9kJ/mol、水解反應(yīng)活化能為51.8kJ/mol，酯化和水解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根采用Q-H模型進(jìn)行擬合，得到了擬合程度較好的動(dòng)力學(xué)方程：

本文的研究結(jié)果可為后續(xù)乳酸甲酯反應(yīng)精餾塔或相應(yīng)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)等提供依據(jù)與參考．

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Kinetic Study on the Synthesis of Methyl Lactate Catalyzed by Cation Exchange Resin

Liu Hui1, 2，Liu Xin1, 2，Xiang Wenyu1, 2，Guo Kai1, 2，Liu Chunjiang1, 2, 3，Zhang Qingjun3

(1. School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300350，China；2. State Key Laboratory of Chemical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300350，China；3. Zhejiang Shaoxing Institute of Tianjin University，Shaoxing 312300，China)

The modeling of the commercial synthesis of methyl lactate requires kinetic data for particular catalysts. In this study，the reaction kinetics of the production of methyl lactate from lactic acid and methanol catalyzed by macroporous cation exchange resin DA330 was investigated. Methyl lactate is a key fundamental raw material for synthetic fragrances and pesticides. With the shortage of fossil energy and the increase in environmental protection requirements，the need for methyl lactate and its polymers with degradable and renewable properties is also increasing. The continuous production of methyl lactate is the key to improving the yield of methyl lactate and has broad research prospects. The use of solid macro-porous cation exchange resin as a catalyst rather than traditional concentrated sulfuric acid necessitates a redetermination of the kinetic equations. In this study，the reaction system’s external diffusion effect，internal diffusion effect，esterification reaction kinetics，and hydrolysis reaction kinetics were all tested. The methyl lactate content in the reaction system was determined by gas chromatography. It was found that in the experiment，the effect of internal and external diffusion on the reaction rate can be ignored. For example，in the esterification reaction，when the stirring speed exceeds more than 400r/min，the suspension degree of catalyst particles in the system reaches a peak，and external diffusion has no effect on the esterification reaction rate. After the suspension degree of catalyst particles reaches the peak，the size of the catalyst particle size does not affect the esterification reaction rate. The reaction rate was significantly positively impacted by the reaction temperature. The fitting of esterification and hydrolysis experimental data was consistent with the Quasi-Homogeneous model. Finally，the reaction kinetics under DA330 catalytic conditions were obtained.

methyl lactate；cation exchange resin；solid catalyst；kinetic study

the National Natural Science Foundation of China(No.21706182，No.21706187)，the Natural Science Foundation of Tianjin，China(No.21JCQNJC00470).

10.11784/tdxbz202210010

O643.11

A

0493-2137(2023)12-1227-08

2022-10-11；

2022-12-22.

劉?輝（1982—??），男，博士，講師.Email：m_bigm@tju.edu.cn

劉?輝，hui.liu@tju.edu.cn.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21706182，21706187)；天津市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21JCQNJC00470).

(責(zé)任編輯：田?軍)