A continuous reactive distillation

A continuous reactive distillation process is proposed for the synthesis of triethyl citrate from citric acid and ethanol in the presence of macroporous Amberlyst 15 ion-exchange resin catalyst. The process design, developed using ASPEN Plus simulation software, is based on laboratory kinetic and thermodynamic studies and pilot-scale reactive distillation experiments. Pilot-scale experiments were carried out in a 5-m glass reactive distillation column; catalyst effectiveness was then determined from ASPEN Plus simulation of pilot-scale experiments using a user-written reaction kinetic module based on activity coefficients. Because citric acid esterification kinetics are slow, complete conversion could not be obtained in the pilot-scale column. Using parameters determined from simulation of a pilot-scale column experiment, design of a reactive distillation column to completely convert citric acid to triethyl citrate was carried out. Optimum column performance occurs at low reflux ratios (L/D < 0.1) to avoid water reintroduction and at moderately elevated pressure (2.5 bar) to increase temperature and enhance kinetic rates without leading to product degradation. The effect of ethanol feed position and values of reflux and boilup ratios were also examined. A large number of reactive stages is required because of the slow reaction of diethyl citrate to triethyl citrate. As a final step, the design of a complete commercial-scale process to produce 25 million lbs/y triethyl citrate, with the reactive distillation column as the core component, was carried out. Three different process schemes were examined. In the first scheme, only a reactive distillation column is used. The second uses a prereactor followed by a reactive distillation column. In the third and preferred scheme, a prereactor followed by a simple distillation column to remove water is placed ahead of the reactive distillation column. In each configuration, triethyl citrate product yield is maintained above 98.5 wt %, with the main byproduct being diethyl citrate. Comparison of stream compositions and equipment design parameters is provided for the three schemes considered.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กระบวนการกลั่นต่อเนื่องปฏิกิริยาจะเสนอสำหรับการสังเคราะห์ของซิเต triethyl จากกรดและเอทานอลใน macroporous เศษเรซิ่นแลกเปลี่ยนไอออน Amberlyst 15 การออกแบบกระบวนการ พัฒนาโดยใช้ซอฟต์แวร์จำลองที่ ASPEN Plus ขึ้นอยู่กับห้องปฏิบัติการเคลื่อนไหว และทางอุณหพลศาสตร์การศึกษาและการทดลองนำร่องระดับปฏิกิริยากลั่น นักบินขนาดทดลองดำเนินการใน 5 m แก้วปฏิกิริยากลั่นคอลัมน์ แล้วพิจารณาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาจาก ASPEN Plus จำลองการทดลองระดับนำร่องโดยใช้โมดูผู้เขียนปฏิกิริยาเคลื่อนไหวอิงกิจกรรมสัมประสิทธิ์ เนื่องจากกรด esterification จลนพลศาสตร์ช้า การแปลงเสร็จสมบูรณ์ไม่สามารถรับในคอลัมน์ระดับนำร่อง โดยใช้พารามิเตอร์ที่กำหนดจากการจำลองการทดลองนำร่องขนาดคอลัมน์ ออกแบบของคอลัมน์กลั่นปฏิกิริยาจะสมบูรณ์แปลงกรดซิเตรต triethyl รับการดำเนินการ ประสิทธิภาพการทำงานของคอลัมน์ที่เหมาะสมที่เกิดขึ้นในอัตราต่ำกรดไหลย้อน (L/D < 0.1) เพื่อหลีกเลี่ยงน้ำคืนและ ที่ความดันค่อนข้างสูง (2.5 บาร์) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิ และเพิ่มอัตราการเคลื่อนไหวโดยไม่ต้องนำไปย่อยสลายของผลิตภัณฑ์ ผลของเอทานอลฟีดตำแหน่ง และยังมีการตรวจสอบค่าของอัตราส่วนกรดไหลย้อนและ boilup ขั้นตอนปฏิกิริยาจำนวนมากจำเป็นเนื่องจากปฏิกิริยาต่อช้าของ diethyl ซิเตรตซิเต triethyl เป็นขั้นตอนสุดท้าย การออกแบบของกระบวนการในเชิงพาณิชย์สมบูรณ์ในการผลิต 25 ล้าน ปอนด์/y triethyl ซิเตรท กับคอลัมน์กลั่นเชิงรับเป็นส่วนประกอบหลัก ดำเนินการ กระบวนการที่แตกต่างกันสามแบบถูก examined ในโครงการแรก คอลัมน์กลั่นปฏิกิริยาใช้ ที่สองใช้ prereactor ที่ตาม ด้วยคอลัมน์กลั่นปฏิกิริยา ในแบบที่ต้องการ และสาม prereactor ที่ตามคอลัมน์การกลั่นอย่างง่ายด้วยการเอาน้ำอยู่ข้างหน้าคอลัมน์กลั่นปฏิกิริยา ในแต่ละโครงแบบ ซิเตรท triethyl ผลไว้เหนือ 98.5 wt % กับอ้อยหลักถูก diethyl ซิเตรต เปรียบเทียบองค์ประกอบของกระแสข้อมูลและพารามิเตอร์การออกแบบอุปกรณ์ให้สำหรับแผนงานที่ 3 การพิจารณา

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

กระบวนการกลั่นอย่างต่อเนื่องมีการเสนอปฏิกิริยาการสังเคราะห์ Triethyl ซิเตรตจากกรดซิตริกและเอทานอลในการปรากฏตัวของ macroporous Amberlyst 15 แลกเปลี่ยนไอออนเรซินตัวเร่งปฏิกิริยา การออกแบบกระบวนการพัฒนาโดยใช้ ASPEN พลัสซอฟต์แวร์การจำลองจะขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวทางห้องปฏิบัติการและการศึกษาอุณหพลศาสตร์และการนำร่องขนาดทดลองปฏิกิริยาการกลั่น การทดลองนำร่องขนาดได้ดำเนินการในแก้ว 5-M คอลัมน์ปฏิกิริยากลั่น ประสิทธิผลตัวเร่งปฏิกิริยาถูกกำหนดแล้วจาก ASPEN พลัสจำลองการทดลองนำร่องขนาดใช้ใช้เขียนปฏิกิริยาโมดูลการเคลื่อนไหวขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์กิจกรรม เพราะจลนพลศาสตร์กรดซิตริก esterification จะช้าแปลงสมบูรณ์ไม่สามารถได้ในคอลัมน์นักบินขนาด โดยใช้พารามิเตอร์กำหนดจากการจำลองการทดลองคอลัมน์นักบินระดับการออกแบบของหอกลั่นปฏิกิริยาที่จะสมบูรณ์แปลงกรดซิตริกที่จะ Triethyl ซิเตรตได้ดำเนินการ คอลัมน์ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดที่เกิดขึ้นในอัตราส่วนที่ต่ำกรดไหลย้อน (L / D <0.1) เพื่อหลีกเลี่ยงประกอบน้ำและความดันที่สูงขึ้นในระดับปานกลาง (2.5 บาร์) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิและเพิ่มอัตราการเคลื่อนไหวโดยไม่ต้องนำไปสู่​​ความเสื่อมโทรมของสินค้า ผลของตำแหน่งฟีดเอทานอลและค่านิยมของกรดไหลย้อนและ boilup อัตราส่วนยังมีการตรวจสอบ จำนวนมากของขั้นตอนการทำปฏิกิริยาเป็นสิ่งจำเป็นเพราะปฏิกิริยาช้าของซิเตรทไดเอทิลเพื่อ Triethyl ซิเตรต ในฐานะที่เป็นขั้นตอนสุดท้ายการออกแบบของกระบวนการเชิงพาณิชย์ในระดับที่สมบูรณ์แบบในการผลิตซิเตรต 25 ล้านปอนด์ / Y Triethyl กับหอกลั่นปฏิกิริยาเป็นส่วนประกอบหลักที่ได้ดำเนินการ สามรูปแบบกระบวนการที่แตกต่างกันมีการตรวจสอบ ในโครงการแรกเพียงหอกลั่นปฏิกิริยาถูกนำมาใช้ ที่สองใช้ prereactor ตามด้วยคอลัมน์กลั่นปฏิกิริยา ในโครงการที่สามและต้องการเป็น prereactor ตามด้วยคอลัมน์กลั่นง่ายที่จะเอาน้ำที่วางอยู่ข้างหน้าของหอกลั่นปฏิกิริยา ในการกำหนดค่าแต่ละ Triethyl ผลผลิตซิเตรตจะยังคงอยู่เหนือ 98.5% โดยน้ำหนักมีผลพลอยได้เป็นหลัก citrate diethyl เปรียบเทียบองค์ประกอบกระแสและพารามิเตอร์การออกแบบอุปกรณ์มีไว้สำหรับสามรูปแบบการพิจารณา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การกลั่นแบบมีปฏิกิริยาต่อเนื่องกระบวนการเสนอการสังเคราะห์ไตรเอธิลซิเตรทจากกรดซิตริกและเอทานอลในการแสดงตนของ macroporous amberlyst 15 เรซินแลกเปลี่ยนประจุตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการออกแบบ พัฒนาโดยใช้ Aspen Plus ซอฟต์แวร์จำลองขึ้นอยู่กับห้องปฏิบัติการพลังงานจลน์และอุณหพลศาสตร์และการศึกษานำร่องการกลั่นแบบมีปฏิกิริยาการทดลอง นำร่องการทดลองใน 5-m แก้วรีลั่น ; ประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาแล้วพิจารณาจาก Aspen Plus การจำลองนำร่องการทดลองใช้ผู้ใช้เขียนปฏิกิริยาจลน์โมดูลขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์ของกิจกรรม เพราะกรดซิตริกปฏิกิริยาจลนพลศาสตร์ช้า การแปลงเสร็จสมบูรณ์ไม่สามารถรับได้ในระดับนำร่องคอลัมน์ การใช้พารามิเตอร์ที่ระบุจากการจำลองนำร่องคอลัมน์การทดลองการออกแบบของการกลั่นแบบมีปฏิกิริยาคอลัมน์สมบูรณ์แปลงกรดซิตริกในไตรเอธิลซิเตรท ได้ดําเนินการ ประสิทธิภาพของคอลัมน์ที่เหมาะสมเกิดขึ้นที่อัตราส่วนย้อนต่ำ ( L / D < 0.1 ) เพื่อหลีกเลี่ยงน้ำคืนสู่ธรรมชาติ และยกระดับแรงดันปานกลาง ( 2.5 บาร์ ) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิ และเพิ่มอัตราการเคลื่อนไหวโดยไม่นำไปสู่การสลายตัวของผลิตภัณฑ์ ผลของอัตราป้อนเอทานอลและค่าอัตราส่วนของกรดไหลย้อนและ boilup ยังตรวจสอบ เป็นจำนวนมากของปฏิกิริยาขั้นตอนเป็นเพราะปฏิกิริยาช้าของไดเตรทกับไตรเอธิลซิ . เป็นขั้นตอนสุดท้ายในการออกแบบกระบวนการผลิตในเชิงพาณิชย์ที่สมบูรณ์ 25 ล้านปอนด์ / Y ไตรเอธิลซิเทรต กับคอลัมน์การกลั่นแบบมีปฏิกิริยาเป็นหลัก ส่วนได้ดําเนินการ สามขั้นตอนที่แตกต่างกันแบบ 1 ปี ในโครงการแรก แต่การกลั่นแบบมีปฏิกิริยา คอลัมน์ที่ใช้ ตัวที่สองใช้ prereactor ตามด้วยปฏิกิริยาการกลั่นคอลัมน์ ในรูปแบบ ที่สาม และ ต้องการ เป็น prereactor ตามด้วยคอลัมน์การกลั่นแบบธรรมดาเพื่อเอาน้ำที่วางอยู่ข้างหน้าของการกลั่นแบบมีปฏิกิริยาคอลัมน์ ในแต่ละรูปร่าง คุกพาทย์ ผลิตภัณฑ์รักษาข้างต้นซิเตรตผลผลิต 98.5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ด้วยหลักได้ถูกไดซิ . การเปรียบเทียบองค์ประกอบของกระแสและพารามิเตอร์การออกแบบอุปกรณ์ให้สำหรับ 3 โครงการถือว่า