Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Реактивті тікелей айыру – химиялық реактордың бірден айыру колоннасы болып табылатын процесс. Реакциялық қоспадан өнімді бөлу үшін жеке айыру қадамы қажет емес, бұл жылу және материал шығындарын азайтады. Бұл техника тепе-теңдікпен шектелген реакциялар үшін, мысалы, этерификация және эфирлердің гидролизі сияқты реакциялар үшін тиімді болуы мүмкін. Реакциялық өнімдерді реакциялық аймақтан үздіксіз шығарып отыру арқасында, конверсия тепе-теңдік бойынша күтілгеннен жоғары деңгейге жетеді. Бұл тәсіл капиталдық және инвестициялық шығындарды да төмендетуге мүмкіндік береді. Реактивті колоннадағы жағдайлар химиялық реактор ретінде де, айыру колоннасы ретінде де толыққанды оңтайлы емес, себебі реактивті колонна осы екі функцияны біріктіреді. Реакциялық аймақтағы немесе керісінше, орнында (in situ) айыру процесін енгізу, бу-сұйық тепе-теңдігі, масса алмасу жылдамдығы, диффузия және химиялық кинетика арасында күрделі өзара әрекеттесуге алып келеді, бұл мұндай жүйелерді жобалау және синтездеу үшін үлкен қиындық тудырады. Жеке колоннаның реакторды қамтамасыз етуі және керісінше болатын жағдайларда, егер айыру және реакцияның оңтайлы жағдайлары тым қатысты айырылса, кейбір реакциялар үшін бөлек реакторлар тиімдірек болады.
Reactive distillation is a process where the chemical reactor is also the still. Separation of the product from the reaction mixture does not need a separate distillation step which saves energy (for heating) and materials. This technique can be useful for equilibrium limited reactions such as esterification and ester hydrolysis reactions. Conversion can be increased beyond what is expected by the equilibrium due to the continuous removal of reaction products from the reactive zone. This approach can also reduce capital and investment costs. The conditions in the reactive column are suboptimal both as a chemical reactor and as a distillation column, since the reactive column combines these. The introduction of an in situ separation process in the reaction zone or vice versa leads to complex interactions between vapor–liquid equilibrium, mass transfer rates, diffusion and chemical kinetics, which poses a great challenge for design and synthesis of these systems. Side reactors, where a separate column feeds a reactor and vice versa, are better for some reactions, if the optimal conditions of distillation and reaction differ too much.
Мысалдар
Ацетат қышқылының метанол, n-бутанол, этанол, изобутанол және амил спирті сияқты спирттермен этерификациялануы. Бұл жүйенің тағы бір қызықты ерекшелігі – ол эфир, спирт және судан тұратын, гетерогенді қасиеттері бар ең төмен қайнайтын үштік азеотроптың түзілуімен байланысты. Сондықтан, реакциялық және реакциялық емес аймақтардан тұратын стандартты реакциялық дистилляция бағанында дистиллят өнімі ретінде гетерогенді азеотропты немесе азеотропқа жақын құрамды алуға болады. Бұған қоса, будың конденсациялануынан кейін түзілетін су фазасы дерлік таза су болып табылады. Қажеттілікке қарай, кез келген фаза өнім ретінде алынып, екінші фаза рефлюкс ретінде қайта қолданылуы мүмкін. Таза эфир, яғни бутил ацетаты, жүйедегі ең аз ұшқыш компонент болып табылады және бағананың түбінен өнім ретінде шығарылады. Сусыздау бағаналарында сулы спирттен (этанол, изопропанол) органикалық қышқылдарды алу – қарапайым мысал. Сулы сілте (NaOH, KOH) бағананың жоғарғы бөлігіне қосылады, бағанада қышқыл-сілтелік реакциялар жүзеге асырылады, ал түзілген органикалық тұздар мен артық сілте бөлінген сумен бірге бағананың төменгі бөлігінен шығады.
The esterification of acetic acid with alcohols including methanol, n butanol, ethanol, isobutanol, and amyl alcohol. Another interesting feature of this system is that it is associated with the formation of a minimum boiling ternary azeotrope of ester, alcohol and water, which is heterogeneous in nature. Hence, in a typical reactive distillation column that consists of both reactive and non reactive zones, the heterogeneous azeotrope or a composition close to the azeotrope can be obtained as the distillate product. Moreover, the aqueous phase that forms after the condensation of the vapor is almost pure water. Depending on the requirement either of the phases can be withdrawn as a product and the other phase can be recycled back as reflux. The pure ester i. e. butyl acetate, being the least volatile component in the system, is realized as a bottom product. Removing organic acids from aqueous alcohol (ethanol, isopropanol) in dewatering columns is a simple example. An aqueous base (NaOH, KOH) is added to the top of the column, acid base reactions occur in the column, and the resulting organic salts and excess base exit the bottom of the column with the separated water.