曹 悦, 李宇璇, 马晓华, 许振良

(1. 化学工程联合国家重点实验室, 华东理工大学 化学工程研究所膜科学与工程研发中心,上海200237; 2. 西北大学 食品科学与工程学院, 陕西 西安 710069)

1 前 言

乙基叔丁基醚(ethyl tert-butyl ether，ETBE)作为高辛烷值的含氧化合物，添加进汽油可以增强汽油的抗爆性，并且具有较甲基叔丁基醚更为优异的理化性能和环境友好性[1-4]。目前，工业上制备ETBE 主要是通过异丁烯(isobutene，IB)和乙醇在酸催化条件下经液相反应后分离得到，由于异丁烯的沸点仅为-6.9 ℃，反应需要加压进行[5]。考虑到异丁烯是重要的化工原料，供给受石油加工过程的限制，未来将很难满足醚产品制备的需求[6]，研究人员同时对另一条合成路线——由叔丁醇(tert-butyl alcohol，TBA)和乙醇反应制ETBE 给予了极大关注[7-9]。叔丁醇的成本相对较低且沸点为82 ℃，在常压的催化条件下可实现与乙醇的液相反应。在该合成路线中，叔丁醇和乙醇在催化条件下发生缩合反应，脱水形成ETBE，是可逆的放热反应，同时伴随有其他副反应发生。水的存在不仅会抑制主反应的正向进行，影响反应的转化率和选择性，还会因催化剂的选择吸附作用对反应造成阻害效应[10]。

渗透汽化膜反应器(pervaporation membrane reactor，PVMR)可以在反应进行的同时原位脱除反应的副产物水，以此来打破热力学平衡限制促使反应正向进行[11]。Kiatkittipong 等[12]、Assabumrungrat 等[13]在装有平板式聚乙烯醇(PVA)分离膜的PVMR 中进行乙醇和叔丁醇的醚化反应，由于分离膜对水的选择透过性较差且装填密度较低，对反应的促进效果十分有限。相比于有机膜，NaA 分子筛膜因优异的溶剂脱水性及长期操作下不发生溶胀的特点，被认为是用于PVMR 较为理想的材料。……