بایگانی برچسب برای: خرید اسید استیک

مقدمه

کاپرولاکتون به طور گسترده ای به عنوان واسطه در مواد تجزیه پذیر ، حفاظت از محیط زیست و زمینه های پزشکی استفاده می شود. و معمولاً توسط اکسیداسیون سیکلوهگزانون در پراکسیاسید توسط اکسیداسیون معمولی Baeyer − Villiger تولید می شود. برای این روش کپرولاکتون محصول اصلی است.

در تولید اسید استیک (HAc) ، اسید آدیپیک (AA) ، اسید گلوتاریک (GA) و اسید سوکسینیک (SA) محصولات جانبی نامطلوب هستند. بنابراین  برای به دست آوردن کپرولاکتون با خلوص بالا  لازم است که AA ، GA و SA را از مخلوط کپرولاکتون + HAc + سیکلوهگزانون تبلور دهیم. به ترتیب  تعادل مایع جامد − (SLE) AA ، GA و SA در کپرولاکتون + HAc + سیکلوهگزانونمیکس برای طراحی فرآیند و بهینه سازی شرایط جداسازی ضروری است.

طبق داده های گزارش شده حلالیت AA در مخلوط کاپرولاکتون + HAc  کپرولاکتون + سیکلوهگزانون مخلوط و مخلوط HAc + سیکلوهگزانون اندازه گیری شده است. حلالیت GA در سیستم های مختلف حلال مانند HAc ، سیکلوهگزانون ، سیکلوهگزانول ، مخلوط HAc + ، مخلوط سیکلوهگزان + سیکلوهگزانول ، مخلوط سیکلوهگزان + سیکلوهگزانون ، مخلوط سیکلوهگزانون + سیکلوهگزانول و مخلوط سیکلوهگزانول + سیکلوهگزانون + سیکلوهگزان نیز  در فرآیند تولید اسید استیک مورد مطالعه قرار گرفته است.

بررسی حلالیت های SA  و GA در مخلوط کپرولاکتون در طول روند تولید اسید استیک

در این مطالعه حلالیت های SA و GA در مخلوط کپرولاکتون + HAc و مخلوط کپرولاکتون + سیکلوهگزانون در 293.35 تا 340.65 کلوین اندازه گیری می شود. و مدل ضریب فعالیت NRTL اصلاح شده برای همبستگی مقادیر تجربی استفاده می گردد. پارامترهای تعامل باینری معادله NRTL اصلاح شده برای SA و کپرولاکتون ، SA  و HAc ، SA  + سیکلوهگزانون ، GA  و کاپرولاکتون ، GA و HAc و GA +  سیکلوهگزانون بدست آمده است.

تمام اطلاعات عمده در مورد این مواد در جدول زیر آورده شده است. تعیین حلالیت در مرجع همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. از دستگاه آزمایش در یک واحد SLE ، یک سیستم تشخیص لیزر ، یک واحد کنترل و کنترل دما و یک سیستم همزن مغناطیسی تشکیل شده است.

شکل یک تولید اسید استیک

شرح فرآیند آزمایشی در تولید اسید استیک

این آزمایش طی تولید اسید استیک در یک بطری شیشه ای 100 میلی لیتری با همزن مغناطیسی و ژاکت متصل به وان حمام گردش آب انجام شد. برای تعیین و کنترل دمای محلول به طور مداوم از یک سیستم کنترل ترموالکتریک با عدم قطعیت 0.14 کلوین استفاده شد. برای جلوگیری از تبخیر موثر کپرولاکتون ، HAc ، سیکلوهگزانون و سایر مواد ، بطری توسط کندانسور ریفلاکس با درپوش لاستیکی مهر و موم شدند.

سیستم آشکارساز لیزر عمدتاً شامل یک ساطع کننده لیزر نیمه هادی 25 میلی وات ، یک ترانسفورماتور فوتوالکتریک و یک کامپیوتر مجهز به نرم افزار Kingview بود. که برای نمایش و ضبط دمای واقعی و مقدار شدت لیزر استفاده شده است. حلالیت SA و GA در HAc خالص و سیکلوهگزانون به ترتیب اندازه گیری شده و با داده های منتشر شده مقایسه شد. داده ها برای بررسی قابلیت اطمینان و دقت دستگاه و روش آزمایش می تواند در مطالعات قبلی ما نیز  طبق جدول زیر پیدا شود.

میانگین انحراف نسبی کمتر از 6.03٪ استکه نشان می دهد داده های تجربی با داده های منتشر شده مطابقت خوبی دارند. همچنین نتایج در شکل های زیر به صورت گرافیکی نشان داده شده است. نتایج ما با داده های منتشر شده که نشان می دهد دستگاه آزمایش و روش مورد استفاده در زمان تولید اسید استیک در این کار قابل اعتماد است کاملاً مطابقت دارد.

شکل دو تولید اسید استیک

شکل سه تولید اسید استیک

شکل چهار تولید اسید استیک

شکل پنج تولید اسید استیک

آنالیز و بررسی حلالیت های مختلوط های مختلف در مخلوط های ثانویه

حلالیت SA طی روند تولید اسید استیک در کپرولاکتون + مخلوط HAc و کپرولاکتون + سیکلوهگزانون حلالیت SA در مخلوط های کپرولاکتون + HA و مخلوط های کپرولاکتون + سیکلوهگزانون در جدول زیر ذکر شده است. جایی که x نشان دهنده کسر مولکی حلالیت برای SA است. و ω3 به عنوان کسر جرم کپرولاکتون در مخلوط های حلال تعریف شده است.

شکل شش تولید اسید استیک

همچنین از شکل های زیر می توان دریافت که حلالیت SA با افزایش دما در یک حلال خاص افزایش می یابد. و با افزایش کسر جرمی کپرولاکتون در مخلوط های حلال کپرولاکتون + سیکلوهگزانون در دمای ثابت  حلالیت SA نیز به تدریج افزایش می یابد. با این حال  با افزایش کسر جرم کاپرولاکتون در مخلوط های حلال در دمای ثابت  حلالیت SA برای سیستم کپرولاکتون + HAc کاهش می یابد.

شکل هفت تولید اسید استیک

شکل هشت تولید اسید استیک

حلالیت GA در مخلوط کپرولاکتون + HAc و مخلوط کپرولاکتون + سیکلوهگزانون ، حلالیت GA در مخلوطهای کپرولاکتون + HAc و مخلوطهای کپرولاکتون + سیکلوهگزانون در جدول زیر ذکر شده است. جایی که x نمایانگر کسری حلال برای GA و ω3 به عنوان کسر جرمی کپرولاکتون در مخلوط های حلال تعریف شده است.

شکل نه تولید اسید استیک

بررسی روند تاثیر دما بر حلالیت و تولید اسید استیک

طبق  شکل های زیر  هنگامی که دما افزایش می یابد. حلالیت GA در یک حلال خاص در مسیر تولید اسید استیک افزایش می یابد. در حالی که با افزایش کسر جرمی کاپرولاکتون در مخلوط های حلال در دمای ثابت  حلالیت GA برای سیستم کپرولاکتون + HAc کاهش می یابد. همانطور که در شکل نشان داده شده است.

شکل ده تولید اسید استیک

شکل یازده تولید اسید استیک

به عنوان کسری از کپرولاکتون در مخلوط های کپرولاکتون + سیکلوهگزانون در دمای ثابت افزایش می یابد. هچنین حلالیت GA افزایش می یابد و در مقایسه با محلول های SA و GA با حلالیت AA در مخلوط کپرولاکتون + HAc و مخلوط کپرولاکتون + سیکلوهگزانون روند تغییرات با دما یکسان است. با افزایش دما ، میزان حلالیت های SA ، GA و AA افزایش می یابد . که نشان می دهد روندهای حل شدن گرماگیرمی باشند.

برای سیستم کپرولاکتون + HAc ، این ماده خالص است. حلالیت های SA ، GA و AA به حداقل مقدار رسیده است و با کاهش غلظت کاپرولاکتون در حلال مخلوط ، حلالیت های SA ، GA و AA به تدریج افزایش می یابد. علاوه بر این  در ترکیب تولید اسید استیک به همراه ثابت حلال ، حلالیت GA بیشتر از SA و AA است. و برای مخلوط کپرولاکتون + سیکلوهگزانون ، حلالیت های SA ، GA و AA با افزایش تدریجی غلظت کپرولاکتون در حلال مخلوط ، حلالیتشان افزایش می یابد.

به طور مشابه ، تحت همان شرایط ، حلالیت GA بیتشر از SA و AA می باشد.و معادله NRTL اصلاح شده به عنوان تابعی از T و معادلات Apelblat و λh اصلاح شده ، می توانند حلالیت های آزمایشی را به طور رضایت بخشی در محدوده دمای بررسی شده مرتبط کنند. اما استخراج آن از همبستگی های تجربی تحت چندین ترکیب داده شده از مخلوط دشوار می باشد.

آنالیز معادله NRTL و بررسی نتایج حاصل از آن

معادله NRTL اصلاح شده می تواند به خوبی این کار را در مسیر تولید اسید استیک انجام دهد. از نظر ترمودینامیکی ، معادله ای که برای ارتباط پذیری استفاده می شود بر اساس برابری بین ترکیبات پتانسیل های شیمیایی فازهای همزمانی است. بدون در نظر گرفتن انتقال فاز جامد جامد ، SLE  را می توان طبق معادله زیر که شامل آنتالپی همجوشی خال ΔmH و دمای ذوب Tm ماده محلول است به دست آورد.

شکل دوازده تولید اسید استیک

با استفاده از روش لیزر پویا ، حلالیت های SA و GA در مخلوط کپرولاکتون + HAc و در مخلوط های کپرولاکتون + سیکلوهگزانون تحت جو تعیین شد فشار داخل (35/293 تا 65/340) کلوین بررسی شد و نتیجه گیری های زیر به دست آمد.

1: در ترکیب ثابت حلال ، با افزایش دما برای حلالیت های SA و GA افزایش می یابد.

2: در دمای ثابت ، با افزایش کسر کپرولاکتون در کپرولاکتون + مخلوط HAc ، حلالیت های SA و GA به تدریج کاهش می یابد. وقتی کسر جرمی کاپرولاکتون در مخلوط کپرولاکتون + سیکلوهگزانون افزایش می یابد. حلالیت های SA و GA به تدریج در روند تولید اسید استیک افزایش می یابد.

3:  از معادله NRTL اصلاح شده برای ارتباط داده های تجربی استفاده می شود. و ARD کمتر از 1.50، بود ، که نشان داد آنها به ترتیب می توانند حلالیت SA و GA را به ترتیب در مخلوط کپرولاکتون + HAc و کپرولاکتون + سیکلوهگزانون را قابل محاسبه نمایند.

4:  پارامترهای متقابل باینری معادله NRTL اصلاح شده برای SA و کپرولاکتون ، SA andHAc ، SA + سیکلوهگزانون ، GA و کاپرولاکتون ، GA و HAc و GA + سیکلوهگزانون و ARD را می توان در این روند محاسبه ای و مقایسه ای به دست آورد.

منبع:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jced.7b00660