Реактивная дистилляция — это процесс, в котором химический реактор одновременно является перегонным кубом . Для отделения продукта от реакционной смеси не требуется отдельная стадия дистилляции , что позволяет экономить энергию (на нагрев) и материалы. Этот метод может быть полезен для реакций с ограниченным равновесием, таких как реакции этерификации и гидролиза сложного эфира . Конверсия может быть увеличена сверх того, что ожидается при равновесии, за счет непрерывного удаления продуктов реакции из реакционной зоны. Этот подход также может снизить капитальные и инвестиционные затраты. [1]
Условия в реакционной колонне неоптимальны как в химическом реакторе , так и в качестве ректификационной колонны , поскольку реакционная колонна объединяет их. Введение процесса разделения in situ в зоне реакции или наоборот приводит к сложным взаимодействиям между парожидкостным равновесием , скоростями массопереноса, диффузией и химической кинетикой, что представляет собой большую проблему для проектирования и синтеза этих систем. Боковые реакторы, где отдельная колонна питает реактор и наоборот, лучше подходят для некоторых реакций, если оптимальные условия перегонки и реакции слишком сильно различаются.
Реакционную дистилляцию можно использовать с самыми разными химическими веществами, включая следующие:
Этерификация уксусной кислоты спиртами, включая метанол , [2] н-бутанол , этанол , изобутанол и амиловый спирт .
Другая интересная особенность этой системы состоит в том, что она связана с образованием минимально кипящего тройного азеотропа эфира, спирта и воды, который имеет гетерогенную природу. Следовательно, в типичной реакционно-ректификационной колонне, состоящей как из реакционноспособных, так и из нереакционноспособных зон, в качестве дистиллятного продукта может быть получен гетерогенный азеотроп или состав, близкий к азеотропу. При этом водная фаза, образующаяся после конденсации пара, представляет собой практически чистую воду. В зависимости от потребности любая из фаз может быть отведена в качестве продукта, а другая фаза может быть возвращена в рециркуляцию в виде флегмы. Чистый эфир, т.е. бутилацетат, являющийся наименее летучим компонентом системы, реализуется в виде кубового продукта.
Простой пример – удаление органических кислот из водного спирта (этанола, изопропанола) в обезвоживающих колоннах. В верхнюю часть колонны добавляют водное основание (NaOH, КОН), в колонне происходят кислотно-основные реакции, образующиеся органические соли и избыток основания выходят в нижнюю часть колонны с отделившейся водой.