РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОАМИЛАЦЕТАТА

В настоящей статье на основе комплексного анализа кинетических данных и данных о фазовом равновесии жидкость-пар и жидкость-жидкость разработана технологическая схема получения изоамилацетата. Проведен анализ литературных данных по способам получения изоамилацетата. Изоамилацетат получают реакцией этерификации изоамилового спирта уксусной кислотой. Реакция протекает как в жидкой, так и в газовой фазе с использованием гомогенных и гетерогенных катализаторов. Предпочтение отдается гетерогенному катализу, так как в этом случае не существует проблемы отделения катализатора от реакционной массы. На первом этапе работы проведено моделирование равновесия жидкость-пар и жидкость-жидкость четырехкомпонентной реакционной смеси с использованием уравнений NRTL и UNIQUAC. Анализ полученных отклонений расчетных значений температуры и состава пара показал, что для описания фазового равновесия реакционной смеси наиболее подходящей является уравнение NRTL. Данное уравнение использовалось в дальнейшем при расчете ректификации и сепарации. На основе информации о фазовом равновесии реакционной смеси синтезирована технологическая схема, которая базируется на сочетании ректификации и расслаивания, а также на рециркуляции веществ в системе. Трудность выделения чистого изоамилацетата в качестве целевого продукта связана с присутствием в системе четырех бинарных азеотропов и двух тройных. При разработке и выборе подходящей технологической схемы учитывалась возможность получения максимальных значений конверсии реагентов. Также при синтезе схемы принято допущение о бесконечной разделительной способности ректификационных колонн. Для проверки работоспособности схемы в реальных условиях проведен поверочный расчет с целью определения минимального и рабочего объема реактора, который основывался на использовании модели Ленгмюра-Хиншельвуда-Хоугена-Уотсона для описания кинетики реакции этерификации. На заключительном этапе работы проведен подбор конструктивных и режимных параметров схемы, при которых достигается высокое качество изоамилацетата.

изоамилацетат, принципиальная технологическая схема, ректификация, и расслаивание, рециркуляция

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1988. 592 с.

2. Жуков В.И., Валькович Г.В., Гершберг М.И. Способ получения сложных эфиров и/или их смесей / заявитель и патентообладатель АО «Ставропольполимер»: пат. 2127722 РФ. - № 95122059/04, заявл. 26.12.1995; Б.И. № 8, 1999.

3. Мисюков Н.В., Бжицкий В.А., Ананьин А.А. Способ получения изоамилового спирта (варианты) / заявитель и патентообладатель ЗАО «Нитрометан»: пат. 2196763 РФ. - № 2001113421/04, заявл. 21.05.2001; Б.И. № 2, 2003.

4. Глухарева М.И., Никопаева Н.Н., Чащин А.М., Антонова Т.Ю. Способ получения ацетатов одноатомных алифатических спиртов С4-С10 / заявитель и патентообладатель «Центральный научно-исследовательский и проектный институт лесотехнической промышленности»: пат. 1744941 РФ. - № 4822074/04, заявл. 03.05.1990; Б.И. № 13, 1995.

5. Pizzio L., Vazquez P., Caceres C. Tungstophosphoric and molibdophosphoric acids supported on zirconia as esterification catalysts // Catal. Lett. 2001. V. 77. № 4. P. 233-239.

6. Pizzio L.R., Blanco M.N. Isoamyl acetate production catalyzed by H3PW12O40 on their partially substituted Cs or K salts // Appl. Catal. A: General. 2003. Iss. 255. P. 265-277.

7. Romero M.D., Calvo L., Alba C., Habulin M. Enzymatic synthesis of isoamyl acetate with immobilized Candida antarctica lipase in supercritical carbon dioxide // J. Supercrit. Fluids. 2005. V. 33. P. 77-84.

8. Жучков В.И., Назанский С.Л., Крупинова О.Н., Фролкова А.К. Парожидкостное равновесие в системах, содержащих изобутилацетат, уксусную кислоту и метилэтилкетон // Тонкие химические технологии. 2016. Т. 11. № 2. С. 38-45.

9. Людмирская Г.С., Барсукова Т.А., Богомольный А.М. Равновесие жидкость - пар: Справочник. Л.: Химия, 1987. 336 с.

10. Огородников С.К., Лестева Т.М., Коган В.Б. Азеотропные смеси: Справочник. Л.: Химия, 1971. 848 с.

11. Нагиев М.Ф. Теоретические основы рециркуляционных процессов в химии. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 362 с.

12. Дуев С.И. Теория рециркуляционной системы реактор - блок разделения: дис. … д-ра. техн. наук. М., МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1993. 396 с.

13. Солохин А.В., Назанский С.Л., Тимофеев В.С. Возможность использования режима бесконечной эффективности по разделению для анализа стационарных состояний рециркуляционных реакционно-ректификационных систем // Теор. основы хим. технологии. 2009. Т. 43. № 1. С. 163-172.

14. Назанский С.Л., Солохин А.В., Истомина О.Ю. Обобщенная математическая модель рециркуляционной системы химический реактор - блок разделения // Хим. технология. 2011. Т. 12. № 7. С. 437-443.

15. Солохин А.В., Назанский С.Л., Кийко А.В. Проектный и поверочный расчет рециркуляционной системы // Вестник МИТХТ. 2013. Т. 8. № 3. С. 70-75.

16. Teo H.T.R., Saha B. Heterogeneous catalysed esterification of acetic acid with isoamyl alcohol: Kinetic studies // J. Catal. 2004. Iss. 228. P. 174-182.