分壁式反應精餾合成叔戊醇過程模擬

陳 茜，游新宇，王思浩，朱 宙，張諾諾

（三峽大學 材料與化工學院，湖北 宜昌 443002）

叔戊醇是一類在有機合成、香料、醫藥及農藥等領域有著廣泛應用的精細化工原料，早期叔戊醇的生產以乙炔-丙酮法為主，但該方法存在成本高、有污染等方面的問題，逐漸被更經濟和環保的異戊烯水合法所取代［1-2］。但釜式和固定床異戊烯水合法反應流程在反應平衡轉化率、能耗和規模化等方面的表現都不盡人意，而反應精餾作為一種已廣泛應用于化學工業過程的耦合與強化技術，被成熟應用于異丙醇、乙二醇等同為水合法合成的醇類產品生產中，且都表現出顯著的應用優勢［3-5］。目前反應精餾法合成叔戊醇的工藝研究仍處于起步階段，但仍具有打破熱力學平衡限制、提高反應轉化率、降低能耗與減少耦合設備等優勢［6-12］。

本工作基于水合反應體系的分析，設計了一種分壁式反應精餾流程，并將其與釜式水合反應模擬流程進行對比分析。

1 水合反應條件與熱力學分析

水合反應原料異戊烯在水中的溶解度較低，常溫常壓下為氣液兩相，在釜式反應器中難以發生氣、液、固三相反應，常采用加入極性助溶劑使原料形成液相體系的方式實現液固兩相反應［13］。Delion等［14］以Amberlyst-15 為催化劑，常壓加入助溶劑，在反應溫度為60 ～102 ℃條件下進行模擬。實驗結果表明，當反應溫度低于60 ℃時，反應速率較低。反應溫度的升高，一方面會限制放熱反應的平衡轉化率，另一方面使得反應體系中異戊烯和水轉化為氣相，降低體系中原料的含量。……