乙酸异戊酯合成方法的优化：评估反应型色谱作为传统方法替代方案的可能性

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Intensification of Isoamyl Acetate Synthesis: Assessing Reactive Chromatography as an Alternative to Conventional Methods

　　

摘要

在酯化反应中，平衡限制往往会影响反应的转化率；不过，通过原位产物分离可以推动反应进行，从而提高反应转化率和经济效益。反应型色谱技术结合了反应与分离功能，适用于那些传统蒸馏难以处理的反应。本研究探讨了在填充有Amberlyst-15树脂的固定床色谱反应器中，利用反应型色谱技术通过异戊醇与醋酸的酯化反应来合成乙酸异戊酯的方法。反应动力学采用Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson模型进行建模。为考虑非理想行为，采用了两种反应动力学方法：一种基于浓度，另一种基于物种活性。通过停留时间分布分析评估了床层的轴向扩散性和孔隙率，随后使用相同的固定床色谱反应器进行了反应实验。突破曲线和二元吸附数据通过包含反应项的平衡扩散模型以及Langmuir吸附等温线进行建模，从而得到吸附参数。这些参数还通过非反应性二元吸附实验得到了进一步验证。实验条件下的反应型突破曲线证明了反应型色谱技术在乙酸异戊酯生产中的可行性。结合所计算的动力学参数和吸附参数的固定床色谱反应器模型，能够准确预测突破行为和反应器性能。这些研究结果为通过模拟移动床反应器扩大反应型色谱技术的应用规模提供了初步依据，同时也凸显了其作为传统批量工艺替代方案的潜力。