الملخص
في هذا البحث تم دراسة عملية تحضير خلات الاثيل Ethyl Acetate باستخدام تقنية المفاعل ذو التقطير Reactive Distillation باستخدام الايثانول وحامض ألخليك كمواد أولية للتفاعل واستخدام العوامل المساعدة الصلبة. حيث تم استخدام ثلاثة أنواع مـن العـوامل المساعدة Cation Exchanging Resins والتي هي: Zerolit 225, Zerolit 226 , and Ambylite 400. خلال البحث تم بناء منظومتين رياديتين بأبعاد موحدة لإجراء التجارب. كل منظومة تتكون من ثلاث مناطق هي Rectifying, Reactive and Stripping section بأرتفاعات (60+25+20) سم على التوالي و2,5 سم قطر للعمود. اعتمدت المنظومة الأولى (Column-A-) في تصميمها كونها تحتوي على صواني نوع (Trays (Fractionation, أما المنظومة الثانية (Column-B-)فصممت على أنها عمود تقطير محشو ((Packed Distillation Column تحتوي على حشوات زجاجية اسطوانية الشكل بطول 10ملم وقطر داخلي 4 ملم وقطر خارجي 5 ملم.
أجريت التجارب باستخدام نمطين من التشغيل على أساس مرور المواد الأولية: النمط الأول هو عمل نصف الوجــــبةSemi-batch والنمط الثاني هو الأسلوب المستمرContinuous . حيث استخدم النمط الأول لغرض تقييم كفاءة العوامل المساعدة المستخدمة وتحليل وتقييم أداء التصميمين للمنظومتين (Fractionation and packed column) الأتي استخدمن في البحث. حيث أظهرت النتائج أن المنظومة الثانية Column-B- أعطت معدلات كفاءة وتحول عالية نحو النواتج المرغوب بها أكثر من المنظومة الأولى Column-A-. وهذا في حقيقة الأمر يعود إلى المساحة السطحية العالية للحشوات والتي توفر مساحة تلامس جيدة بين البخار الصاعد والسائل الذي ينزل من أعلى البرج, والذي يؤدي بطبيعة إلى زيادة معدلات انتقال الكتلة. من ناحية أخرى أظهرت النتائج أن العامل المساعد نوع Ambylite 400 أعطى فعالية أعلى في تفاعل الاسترة من النوعين الآخرين.
من ناحية أخرى تم اعتماد العمل باستخدام المنظومة Column-B-فقط وبالأسلوب التشغيلي المستمر. حيث تعد تفاعلات الاسترة من التفاعلات الباعثة للحرارة, ولهذا متابعة توزيع درجات الحرارة على طـــول البرج وللأنواع الثلاثة من العوامل المساعدة أظهرت النتائج بان التوزيع الحراري تقريباً متساوي لجميع العوامل المساعدة, وهذا يعزى إلى حالة الاستقرار التشغيلي في أسلوب التشغيل المستمر. ومن خلال دراسة تأثير نسبة الراجع Reflux Ratio على توزيع درجات الحرارة في البرج, أظهرت النتائج انه كلما زادت معدلات الراجع كلما انخفضت معدلات توزيع الحرارة داخل البرج ولجميع الأنواع من العوامل المساعدة.
أشارت النتائج العملية إلى لا انه بزيادة قيم الراجع فان معدلات تحول حمض ألخليك سوف تزداد , حيث يمكن تفسير مثل هذه الزيادة على أساس التحسن الحاصل بمعدلات انتقال الكتلة بين البخار الصاعد والسائل النازل في برج التقطير ذو المفاعل.
المراجع
[2] Saha, B., Chopade, S. P. and Mahajani, S. M., “Recovery of dilute acetic acid through esterification in a reactive distillation column”, Catalysis Today, 60, 147-157 (2000).
[3] Xu, Z. P. and Chuang, K. T., “Kinetics of acetic acid esterification over ion exchange catalysts”, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 74, 493-500 (1996).
[4] Aiouache, F. and Goto, S., “Reactive distillation-pervaporation hybrid column for tert-amyl alcohol etherification with ethanol”, Chemical Engineering Science, 58, 2465- 2477 (2003).
[5] Bianchi, C. L., Ragaini, V., Pirola, C. and Carvoli, G., “A new method to clean industrial water from acetic acid via esterification”, Applied Catalysis B: Environmental, 40, 93-99 (2003).
[6] Tang, Y. T., Huang, H.P., and Chien, I. L., "Design of a Complete Ethyl Acetate Reactive Distillation System", J. Chem. Eng. Japan, 36, 1352-1363 (2003).
[7] Tang, Y. T., Huang, H.P., and Chien, I. L., "Plant-Wide Control of a Complete Ethyl Acetate Reactive Distillation Process", J. Chem. Eng. Japan, 38, No.2, 130-146 (2005).
[8] Chang, Y. A., and Seider, J. D., “Simulation of continuous reactive distillation by a homotopy-continuation method,” Chem. Eng. Sci., 12, 1243-1255, (1988).
[9] Bock, H., Jimoh, M. and Wozny, G., “Analysis of reactive distillation using the esterification of acetic acid as an example,” Chem. Eng. Technol., 20, 182-191, (1997).
[10] Gangadwala J., Mankar, S., Mahajani, S., Kienle, A. and Stein, E., “Esterification of acetic acid with butanol in the presence of ion-exchange resins as catalysts”, Ind. Eng. Chem. Res., 42, 2146-2155 (2003).
[11] Gangadwala, J., Kienle, A., Stein, E. and Mahajani, S., “Production of butyl acetate by catalytic distillation: process design studies”, Industrial and Engineering Chemistry Research, 43, 136-143 (2004).
[12] Teo, H. T. R. and Saha, B., “Heterogeneously catalysed esterification of acetic acid with iso-amyl alcohol: kinetic studies”, Journal of Catalysis, 228, 174-182 (2004).
حقوق الطبع والنشر: يحتفظ مؤلفو الوصول المفتوح بحقوق الطبع والنشر لاعمالهم، ويتم توزيع جميع مقالات الوصول المفتوح بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License، والتي تسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط، بشرط ذكر العمل الأصلي بشكل صحيح. إن استخدام الأسماء الوصفیة العامة، والأسماء التجاریة، والعلامات التجاریة، وما إلی ذلك في ھذا المنشور، حتی وإن لم یتم تحدیدھ بشکل محدد، لا یعني أن ھذه الأسماء غیر محمیة بموجب القوانین واللوائح ذات الصلة. في حين يعتقد أن المشورة والمعلومات في هذه المجلة صحيحة ودقيقة في تاريخ صحتها، لا يمكن للمؤلفين والمحررين ولا الناشر قبول أي مسؤولية قانونية عن أي أخطاء أو سهو قد يتم. لا يقدم الناشر أي ضمان، صريح أو ضمني، فيما يتعلق بالمواد الواردة في هذه الوثيقة.