Реактивная дистилляция - это процесс, в котором химический реактор также является неподвижным . Отделение продукта от реакционной смеси не требует отдельной стадии дистилляции, что позволяет экономить энергию (на нагрев) и материалы. Этот метод может быть полезен для реакций с ограничением по равновесию, таких как реакции этерификации и гидролиза сложного эфира . Конверсия может быть увеличена сверх того, что ожидается по равновесию, благодаря непрерывному удалению продуктов реакции из реакционной зоны. Такой подход также может снизить капитальные и инвестиционные затраты. [1]
Условия в реакционной колонне неоптимальные как для химического реактора, так и для дистилляционной колонны , поскольку реакционная колонна объединяет их. Внедрение процесса разделения in situ в зоне реакции или наоборот приводит к сложным взаимодействиям между равновесием пар-жидкость , скоростями массопереноса, диффузией и химической кинетикой, что представляет собой серьезную проблему для проектирования и синтеза этих систем. Боковые реакторы, в которых отдельная колонна питает реактор, и наоборот, лучше подходят для некоторых реакций, если оптимальные условия перегонки и реакции слишком сильно различаются.
Применимые процессы
Реактивная дистилляция может использоваться с широким спектром химических процессов, включая следующие:
- Ацетилирование
- Альдольная конденсация
- Алкилирование
- Аминация
- Обезвоживание
- Этерификация
- Этерификация
- Гидролиз
- Изомеризация
- Нейтрализация
- Олигомеризация
- Переэтерификация
- Гидрообессеривание легких нефтяных фракций
Примеры
Этерификация уксусной кислоты спиртами, включая метанол , [2] н-бутанол , этанол , изобутанол и амиловый спирт .
Другой интересной особенностью этой системы является то, что она связана с образованием тройного азеотропа с минимальной температурой кипения сложного эфира, спирта и воды, который является гетерогенным по своей природе. Следовательно, в типичной реакционной дистилляционной колонне, которая состоит как из реактивных, так и из неактивных зон, гетерогенный азеотроп или состав, близкий к азеотропу, может быть получен как дистиллятный продукт. Более того, водная фаза, которая образуется после конденсации пара, представляет собой почти чистую воду. В зависимости от требований любая из фаз может быть отведена как продукт, а другая фаза может быть возвращена обратно в качестве орошения. Чистый сложный эфир, то есть бутилацетат, являющийся наименее летучим компонентом в системе, реализуется в виде кубового продукта.
Удаление органических кислот в колоннах для обезвоживания спирта (этанол, изопропанол) является простым примером. Водное основание (NaOH, КОН) добавляют в верхнюю часть колонны, в колонке происходит кислотно-основная реакция, и образующиеся органические соли и избыток основания выходят из нижней части колонны с отделенной водой.
Рекомендации
- ^ Фоглер, Х. Скотт (2002). «4». Элементы инженерии химических реакций (Третье изд.). Индия: Прентис-Холл, Индия. С. 197–200. ISBN 81-203-2234-7.
- ^ Скотт Д. Барницки «Синтетические органические химические вещества» в Справочнике по промышленной химии и биотехнологии под редакцией Джеймса А. Кента, Нью-Йорк: Springer, 2012. 12-е изд. ISBN 978-1-4614-4259-2 .