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草酸二丁酯是一种重要的化学品,常用酯化法合成,但还未见用酯交换法合成的相关报道。本论文用草酸二甲酯和正丁醇为原料,甲醇钠为催化剂,用酯交换法合成草酸二丁酯。实验通过间歇反应来研究催化剂用量、物料配比和反应温度对实验结果的影响,在间歇反应研究的基础上,进一步研究了通过反应精馏打破热力学平衡限制条件后草酸二甲酯的转化率以及草酸二丁酯收率的情况,考察了不同原料配比条件下反应精馏合成的结果。本论文首先对草酸二甲酯与正丁醇合成草酸二丁酯的相关反应体系进行了热力学分析,试图通过理论计算来确定各步反应进行的难易程度和反应的平衡转化率,并根据计算结果来确定反应进行的历程。同时通过实验测定了不同反应温度下平衡常数,并根据van’t Hoff等压方程,得出了各步反应平衡平衡常数与温度之间的关系,拟合出了各步标准反应热的值,并把实验结果与理论计算结果进行了对比,结果表明,理论计算结果的误差很大,不足以来指导实际的合成过程。其中的原因是,理论计算时,草酸二甲酯、草酸甲丁酯和草酸二丁酯的许多基础物性数据缺乏,过多的采用基团贡献法来估算基本物性,导致了误差过大,计算结果偏离了实际情况。从实验结果得到的反应平衡常数的大小和拟合的标准反应热可以看出,反应各步都是吸热反应,草酸甲丁酯自身的歧化和草酸甲丁酯与正丁醇进一步反应都是反应历程。间歇反应实验中,催化剂用量为1.0%时(以草酸二甲酯质量为计量标准),催化剂用量最经济。因为反应的进行程度受热力学平衡的限制,过大的醇酯比也不能得到令人满意的结果。在最经济催化剂用量1.0%条件下,进行了打破热力学反应平衡限制的反应精馏实验,进行了正丁醇和草酸二甲酯不同配比下的实验,当原料摩尔比为3:1时,草酸二甲酯已经接近完全转化,草酸二丁酯的收率也达到了98.9%。通过以上研究可知,以草酸二甲酯和正丁醇为原料,甲醇钠为催化剂,酯交换法合成草酸二丁酯反应为热力学平衡反应,反应过程吸热。通过反应精馏方式来打破热力学平衡限制条件后,当催化剂用量为草酸二甲酯质量的1.0%,正丁醇和草酸二甲酯摩尔配比为3:1时,草酸二甲酯的转化率接近100%,草酸二丁酯的收率达到98.9%,合成实验取得了较令人满意的结果。