مدلسازی فرآیند استری شدن اسیداستیک با اتانول در راکتور غشایی تراوش تبخیری و بررسی عوامل موثر بر آن

اتیل استات یکی از مهمترین حلال های مورد استفاده در صنعت است. از اتیل استات بعنوان یک حلال و رقیق کننده که دارای مزایایی ازجمله: قیمت پایین، دسترسی آسان، سمیت کم و عطر و بوی مطبوع است، استفاده می شود. این ماده محصول واکنش استری شدن اسید استیک و متانول می باشد که واکنش آن تعادلی بوده و در آن آب محصول جانبی محسوب می شود. درصد تبدیل در این واکنش بدلیل محدودیت اعمال شده توسط تعادل ترمودینامیکی کم است. بنابراین برای افزایش درصد تبدیل و تولید هرچه بیشتر استر باید تعادل واکنش را برهم زد و کاری کرد تا واکنش به سمت تشکیل استر پیش برود. اینکار را می توان توسط حذف آب با غشا در فرآیند تراوش تبخیری انجام داد. تراوش تبخیری یکی از فرآیندهای جداسازی غشایی است که در آن انتقال جرم در میان غشا در اثر به وجود آمدن یک بخار با فشار کم در سمت پایین دست جریان صورت می گیرد. تراوش تبخیری معمولا بدلیل جداسازی بهتر به صورت یک فرآیند ترکیبی با سایر فرآیندهای جداسازی نیز بکار می رود. راکتورهای غشایی نمونه ای از این فرآیندهای ترکیبی است. در سال های اخیر توجه به راکتورهای غشایی بیشتر شده است. اگر غشا در یک راکتور بکار گرفته شود می توان با حذف یکی یا بیشتر از محصولات در واکنش، تعادل ترمودینامیکی را از بین برد و باعث افزایش درصد تبدیل واکنش شد. راکتورهای غشایی بدلیل محدود نشدن بازده فرآیند جداسازی تراوش تبخیری توسط فراریت نسبی اجزا و همچنین مصرف انرژی کمتر در مقایسه با تقطیر جایگزین مناسبی برای تقطیر واکنشی هستند. به همین منظور مدل سینتیکی برای واکنش استری شدن اسید استیک و اتانول در یک راکتور تراوش تبخیری ارائه شده است. نتایج حاصل از مدل برای تغییرات درصد تبدیل اتانول بر حسب زمان و مقدار آب موجود در راکتور بر حسب زمان در شرایط دمایی k363t=، غلظت کاتالیست g/l100cc=، نسبت مول اولیه اتانول به اسید استیک برابر یک و نسـبت سطـح موثـر غشــا به حـــجم مخــلوط m-1250s/v= بدست آمد و با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده و تطابق خوبی بین آن ها بوده است. برای نشان دادن اهمیت تراوش تبخیری، نتایج حاصل از مدل در حالت واکنش همراه با تراوش تبخیری با حالت واکنش بدون تراوش تبخیری آن هم در شرایط عملیاتی یکسان مقایسه شد. این مقایسه افزایش درصد تبدیل اتانول از 68% به 97% نشان داد. نتایج حاصله از مدل به طور کلی نشان داد که راکتور تراوش تبخیری دارای پتانسیل خوبی برای افزایش درصد تبدیل در واکنش های برگشت پذیر (به خصوص استری) و همچنین تولید آب به عنوان محصول دارد. کارایی راکتور غشایی با بررسی تاثیرات پارامترهای گوناگون مانند دما، غلظت کاتالیست، نسبت واکنش دهنده ها و نسبت سطح موثر غشا به حجم مخلوط واکنش بر روی درصد تبدیل اتانول و مقدار آب موجود در مخلوط تحلیل شد.