反应萃取技术的研究进展与应用

反应萃取技术的研究进展与应用

摘要：化工过程强化技术是节能减排的重要途径，其包括设备强化和方法强化，反应萃取技术就是方法强化的技术之一。本文综述了反应萃取技术的基本原理及其分类。并介绍了其研究现状和在各个领域的应用，并对其今后的发展前景做出了预测。与传统的萃取技术相比较，反应萃取技术作为一种新型耦合技术能显著提高效率、减少废物排放，是一种高效、节能、清洁、安全、可持续发展的化工新技术。

关键词：反应萃取；进展；应用；超临界

Research Progress and Application of Reactive

Extraction Technology

ABSTRACT:Chemical process intensification technology is an important way of energy saving and emission reduction. It includes equipment strengthening and methods strengthening, and reaction extraction technology is one of the methods strengthening. The basic principle and classification of reaction extraction technique are reviewed in this paper.Its research status and application in various fields are introduced, and the prospect of its future development is forecasted. Compared with the traditional extraction technology, the reaction extraction technology can improve efficiency and reduce waste emissions, which is a new technology for chemical engineering, energy saving, clean, safe and sustainable development.

KEY WORDS:Reaction extraction; Development; Application; Super critical

目录

前言 (1)

1 反应萃取的分类 (1)

1.1 水解反应萃取 (1)

1.2 醣化反应萃取 (2)

1.3 酶反应萃取 (2)

2 反应萃取的研究进展与应用 (3)

2.1 酶促合成油酸香茅醇酯的超临界连续反应-分离过程 (3)

2.2 反应萃取法提纯赖氨酸的萃取平衡研究 (3)

2.3 反应萃取集成在过氧化氢合成中的应用研究 (4)

2.4 大型脉冲填料塔应用于反应萃取耦合技术 (4)

2.5 反应萃取技术促进酯交换法合成碳酸二甲酯的反应研究 .. 5

2.6 超临界CO2萃取反应合成碳酸二甲酯的研究 (5)

2.7反应萃取耦合技术合成硫酸烃胺的研究 (6)

2.8 生物油超临界CO2酯化反应研究 (9)

2.9 反应萃取精馏技术生产二氧五环的工艺研究 (10)

2.10反应萃取生产三聚甲醛的新工艺 (10)

2.11 富钙溶液中萃取与反应耦合强化CO2矿化过程 (11)

2.12 离子液体反应萃取精馏合成乙酸乙酯 (12)

2.13 反应-萃取-结晶过程制备碳酸钙 (12)

3 结束语 (13)

参考文献 (14)

前言

反应萃取是利用萃取剂与提取物之间的化学反应来达到分离目的一种技术。即提取物与萃取剂之间通过化学反应形成的萃合物与分离物系中未发生反应的物质之间物理性质(主要是溶解性质)发生了改变，从而实现分离。反应萃取也可指化学反应一萃取分离的耦合过程，即将产物不断萃入萃取相，只要能维持反应相中产物的浓度小于平衡浓度，反应就有向右进行的推动力，可以不断正向进行。

当今社会解决化学工业“高物耗、高污染和高能耗”的有效手段就是化工过程强化技术，这一技术被认为是彻底解决化学工业中三高问题的革命性手段。而化工过程强化包括设备强化和方法强化，反应萃取技术就是方法强化的技术之一。与传统方法相比，反应萃取技术作为一种新兴耦合技术能显著提高效率、减少废物排放，是一种高效、节能、清洁、安全、可持续发展的化工新技术。反应萃取的突出特点是可控的工艺变量多，通过改变条件可以控制相转移，而且分配比一般也较大，选择性也较强，还能分离反应精馏所不能分离的物质，例如分离沸点相近的混合物，如异构体；分离热敏性原料，如抗生素；水相中除去有机物，如废水中脱酚。

1 反应萃取的分类

在萃取操作中，萃取剂与溶质之间不发生化学反应的萃取称为物理萃取；萃取剂和溶质之间发生化学反应的萃取成为化学萃取（即反应萃取）。根据溶质与萃取剂之间发生的化学反应机理，反应萃取还可大致分为五类：络合反应、阳离子交换反应、离子缔合反应、加和反应、和带同萃取反应等。在化工生产中，反应萃取主要应用于水解反应萃取，酯化反应萃取，酶化反应萃取以及硝化、肟化、醛化等过程[1]。

1.1 水解反应萃取

反应萃取可应用于液-液条件下并且有酸性或碱性催化剂存在下的水解的反应。可应用反应萃取的水解过程有：

(1)在二氧化碳保护下，环氧丙烷与水和甲基三丁基碘铵共热，制备12-丙二醇。采用反应萃取后，该过程可以得到很高的选择性，几乎没有聚乙二醇副产物产生；

(2)磺酰氯在有季铵盐的液-液体系中的水解；

(3)腈在吡啶/水/氢氧化钾体系中以NBu4Br作催化剂，或在二氯甲烷/水/氢氧化钠/30％H2O2体系中以NBu4HSO4为催化剂水解制酰胺的过程。

1.2 醣化反应萃取

酯化反应萃取是反应萃取集成的重要应用之一，其中蔗糖和苯甲酰氯界面酯化与萃取集成生产甲酰基蔗糖已经实现了工业化。此外，对醋酸和丁醇在液-液两相中反应萃取制醋酸丁酯的研究是目前反应萃取研究的热点之一。

1.3 酶反应萃取

酶反应萃取能大大提高反应和分离效率，利用酶反应萃取和乳化液膜酶反应过程，已成功地实现了一些消旋物(L-苯丙氨酸)的拆分，酶反应萃取还主要应用于乳酸的生产中。

反应萃取的应用围十分广泛，在化工，制药，石油等领域都扮演着重要的角色。此外，反应萃取还和其他单元操作耦合，比如反应萃取精馏技术，反应萃取结晶技术以及超临界CO2连续反应萃取技术等，都很好地实现了过程强化，为我们的工业生产做出了巨大贡献。

2反应萃取的研究进展与应用

2.1 酶促合成油酸香茅醇酯的超临界连续反应-分离过程

许多研究业已表明在超临界条件下进行的化学反应，其收率、选择性，催化剂寿命及平衡态位置等多方面都可能与常规反应有较大的区别。有鉴予此，近年来有关超临界相中化学反应的理论和应用研究都倍受重视。超临界二氧化碳(以下简称SC-CO2)既是一种临界温度低的超临界流体又是一种对入体无害、化学惰性的非极性溶剂，因此它特别适合用作酶催化反成的非水介质。事实上，已有许多研究表明多种生物酶在SC-CO2中能很好地保持其原有的活性和稳定性，这为在SC-CO2中进行生物合成提供了广阔而有人的应用前景。

曾健青、耀谋[2]等人将固定床动态酶促反应过程和超临界二氧化碳萃取分离过程相耦合，设计并建立了一套超临界相反应分离一体化的实验装置。在该装置上初步考察了反应压力和温度对脂肪酶催化油酸甲酯和外消旋香茅醇酯交换的影响，结果表明，其建立的反应装置能有效地实现反应分离一体化，当体系压力接近二氧化碳的临界压力时反应速率最高，9MPa压力下反应温度为328K时反应转化率最高，而在14MPa压力下反应转化率在308K-328K之间随着温度的升高而增大。

2.2 反应萃取法提纯赖氨酸的萃取平衡研究

赖氨酸是一种碱性氨基酸，由于食物中赖氨酸含量较低，加工过程中易被破坏，引起赖氨酸缺乏，故常称为第一限制性赖氨酸。它广泛应用于食品、饲料和医药工业，在平衡氨基酸组成方面，起着十分重要的作用。目前，工业上采用发酵法生产赖氨酸的工艺比较成熟，但分离和提纯赖氨酸的下游技术还比较薄弱最近，采用溶剂萃取法分离和提纯赖氨酸的技术，引起了普遍的关注，形成了一个研究热点。