تهیه مونوکلرواسیداستیک و بررسی مکانیزم و انتقال جرم

مونوکلرو اسید استیک ‏‎(mono chloro acetuc acid, mca)‎‏ حد واسط بسیار مهمی در صنایع شیمیایی است و غالبا از کلراسیون اسید استیک تهیه می شود. هدف از این رساله بررسی فرآیند تولید ‏‎mca‎‏ و ارائه اطلاعات فنی و مهندسی جهت تولید صنعتی آن می باشد، لذا غالبا مسائل عملی کار مد نظر بوده و سعی بر حل مشکلات تولید این ماده در کلیه مراحل (از واکنش تا تخلیص) بوده است. شایان ذکر است که از اطلاعات و نتایج این تحقیق در طراحی یک واحد تولید صنعتی ‏‎mca‎‏ استفاده شده و یک واحد جدید نیز در حال طراحی و راه اندازی می باشد. در ضمن این طرح یکی از بزرگترین طرح های شیمیائی است که در سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران به عنوان نوآوری به ثبت رسیده است. در این رساله مکانیسم و سینتیک واکنش که در مراجع گزارش شده است، بررسی شده و بر مبنای آزمایشات انجام شده در این تحقیق (با استفاده از اکسیژن) روشی برای تولید این ماده بدون تولید محصولات جانبی بویژه دی کلرو اسید استیک که ماده مزاحم اصلی در مرحله خالص سازی است، ارائه شده است. اهمیت این روش با توجه به نکته که هزینه برترین مرحله این فرایند تولید، خالص سازی محصول است، بیشتر روشن می شود. یکی دیگر از نتایج این تحقیق ارائه روشی نسبتا دقیق و بسیار ساده و کم هزینه، جهت تعیین درصد ‏‎mca‎‏ در مخلوط واکنش (که اهمیت زیادی در کنترل واکنش دارد) می باشد. در این روش از خاصیت نقطه ذوب مخلوط استفاده شده است. روش دیگر تعیین ترکیب درصد مخلوط واکنش، استفاده از آنالیز ‏‎gc‎‏ می باشد که بسیار پرهزینه تر می باشد. در زمینه خالص سازی محصول نیز، ضمن بررسی روش های صنعتی متداول در صنعت (روش تعریق و استخراج با حلال) با وجود دی کلرو اسید استیک در محصول، روشی بسیار ساده و صنعتی و همچنین کم هزینه ارائه شده است. در این روش محصول واکنش با غلظت 85 درصد وزنی ‏‎mca‎‏، خنک شده و به صورت ‏‎slurry‎‏ در می آید، سپس این ‏‎slurry‎‏ توسط یک صافی صاف شده و ‏‎mca‎‏ با خلوص بیش از 99 درصد بر صافی باقی می ماند. برای طراحی راکتور و تعیین مرحله کنترل کننده با سرعت، با استفاده از روابط تجربی و نیمه تجربی برای راکتورهای گاز-مایع با همزن مکانیکی، مشخص شد مرحله تعیین سرعت، واکنش شیمیائی بوده و در ضمن انباشتگی گاز و سطح تماس دو فاز معین گردید. با توجه به اینکه واکنش به علت خورندگی مواد الزاما در راکتور ‏‎glass lined‎‏ قابل انجام است، و این نوع راکتور ها دارای سازندگان خاص در دنیا، و ابعاد و اندازه های محدود می باشد، طراحی برای یک راکتور 3300 لیتری با ابعاد واقعی انجام شده است. یکی دیگر از موضوعات این تحقیق، طراحی واحد خنثی سازی گازهای خروجی از راکتور است. با توجه به اینکه یکی از مواد اولیه واکنش کلر و یکی از محصولات عمده واکنش ‏‎hcl‎‏ می باشند، و هر دو بسیار خفه کننده و آلاینده محیط می باشند، لذا ستونهای جذبی برای این دو ماده طراحی شده است که در ضمن تبدیل گاز ‏‎hcl‎‏ به محلول 30 درصد وزنی اسید کلریدریک، از ورود آن به محیط نیز جلوگیری می کند، البته برای طراحی از روابط موجود در مراجع استفاده شده است.