Reaktivní destilace - Reactive distillation

Reaktivní destilace je proces, kde chemický reaktor je také ještě pořád. Separace produktu z reakční směsi nevyžaduje samostatné dělení destilace krok, který šetří energii (na vytápění) a materiály. Tato technika může být užitečná pro reakce omezené rovnováhou, jako je esterifikace a ester hydrolýza reakce. Konverze může být zvýšena nad rámec toho, co se očekává od rovnováhy v důsledku kontinuálního odstraňování reakčních produktů z reaktivní zóny. Tento přístup může také snížit kapitálové a investiční náklady.[1]

Podmínky v reaktivní koloně jsou neoptimální, a to jak a chemický reaktor a jako destilační kolona, protože reaktivní kolona je kombinuje. Zavedení procesu separace in situ v reakční zóně nebo naopak vede ke složitým interakcím mezi nimi rovnováha pára-kapalina, rychlosti přenosu hmoty, difúze a chemická kinetika, což představuje velkou výzvu pro design a syntézu těchto systémů. Boční reaktory, kde se do reaktoru přivádí samostatná kolona, ​​a naopak, jsou pro některé reakce lepší, pokud se optimální podmínky destilace a reakce příliš liší.

Použitelné procesy

Reaktivní destilace může být použita s celou řadou chemikálií, včetně následujících:

Příklady

Esterifikace octová kyselina s alkoholy včetně methanolu,[2] n-butanol, ethanol, isobutanol, a amylalkohol.

Další zajímavou vlastností tohoto systému je, že je spojen s vytvořením minimálního varu ternárního azeotrop esteru, alkoholu a vody, což je heterogenní v přírodě. V typické reaktivní destilační koloně, která se skládá z reaktivních i nereaktivních zón, lze tedy získat jako produkt destilátu heterogenní azeotrop nebo směs blízkou azeotropu. Kromě toho je vodná fáze, která vzniká po kondenzaci par, téměř čistá voda. V závislosti na požadavku lze kteroukoli z fází odebrat jako produkt a druhou fázi je možné recyklovat zpět jako reflux. Čistý ester, tj. Butylacetát, který je nejméně těkavou složkou v systému, je realizován jako spodní produkt.

Jednoduchým příkladem je odstranění organických kyselin v odvodňovacích kolonách s alkoholem (ethanolem, isopropanolem). Do horní části kolony se přidá vodná báze (NaOH, KOH), v koloně proběhne acidobazická reakce a výsledné organické soli a přebytek báze opustí spodní část kolony s oddělenou vodou.

Reference

  1. ^ Fogler, H. Scott (2002). „4“. Prvky chemického reakčního inženýrství (Třetí vydání.). Indie: Prentice-Hall Indie. str. 197–200. ISBN  81-203-2234-7.
  2. ^ Scott D. Barnicki „Synthetic Organic Chemicals“ v Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology edited by James A. Kent, New York: Springer, 2012. 12. ed. ISBN  978-1-4614-4259-2.