-
آرشیو :
نسخه بهار و تابستان 1403
-
کد پذیرش :
1251
-
موضوع :
موضوعی تعریف نشده!
-
نویسنده/گان :
| عليرضا عباسعلی، مهدی محبی
-
زبان :
فارسی
-
نوع مقاله :
پژوهشی
-
چکیده مقاله به فارسی :
توليد كربوكسی متيل سلولز از منابع سلولزی يكي از فرايندهای رایج در صنعت است كه به اتانول با خلوص بالاتر از 99 درصد جرمي نياز دارد. محصولات جانبي اين فرايند، نمك و آب است كه همراه با اتانول مصرف شده در فرايند توليد است. برای بازيابی اتانول، به‌دليل وجود نقطه آزئوتروپ براي تركيب آب و اتانول در دماي 2/78 درجه سانتي‌گراد و درصد جرمی 63/95 براي اتانول و 37/4 براي آب، استفاده از تقطير معمولي براي رسيدن به خلوص بالاتر از اين مقدار براي اتانول چاره‌ساز نيست. هدف از این کار، شبيه‌سازی و تجزیه و تحلیل یک فرآیند تقطیر استخراجی برای آبگیری از اتانول توسط اتیلن گلیکول به عنوان حلال، بهينه‌سازي فرايند و مقايسه اقتصادی آن با كارهاي انجام شده به اين روش است. این کار با نرم‌افزار اسپن پلاس نسخه 12 صورت گرفت. محاسبه ضرایب فعالیت مورد استفاده برای توصیف تعادل مایع - بخار سیستم اتانول - آب - اتیلن گلیکول با معادله NRTL انجام و با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شد. در این فرایند از دو ستون تقطیر استفاده شد که یکی از آن‌ها برای بازیابی اتانول و ديگری برای بازيابی اتیلن گلیکول مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از روش آناليز حساسيت مشاهده شد كه براي رسيدن به خلوص بالاي 99 درصد جرمی براي اتانول، به يك ستون تقطير داراي 20 عدد سيني از نوع كلاهكی حباب‌دار، محل ورود خوراك و حلال به ترتیب سينی 12 ام و 4 ام، نسبت جريان بازگشتی 6/0 و نسبت جرمی حلال به خوراك 5/0، مورد نياز است. در انتها بعد از بررسی اثر فاصله بین سینی‌ها، مشخص گردید که فرایند حاضر از نظر مصرف انرژی و هزينه حلال، در مقایسه با شبیه‌سازی‌های انجام شده به روش تقطير استخراجی برتری دارد.
-
لیست منابع :
[1] M. S. Rahman et al., "Recent developments of carboxymethyl cellulose," Polymers, vol. 13, no. 8, p. 1345, 2021.
[2] C. Black, "Distillation modeling of ethanol recovery and dehydration processes for ethanol and gasohol," 1980.
[3] S. Young, "LXXIII.—The preparation of absolute alcohol from strong spirit," Journal of the Chemical Society, Transactions, vol. 81, pp. 707-717, 1902.
[4] V. Gomis, R. Pedraza, O. Francés, A. Font, and J. C. Asensi, "Dehydration of ethanol using azeotropic distillation with isooctane," Industrial & engineering chemistry research, vol. 46, no. 13, pp. 4572-4576, 2007.
[5] A. M. Al-Amer, "Investigating polymeric entrainers for azeotropic distillation of the ethanol/water and MTBE/methanol systems," Industrial & engineering chemistry research, vol. 39, no. 10, pp. 3901-3906, 2000.
[6] A. Meirelles, S. Weiss, and H. Herfurth, "Ethanol dehydration by extractive distillation," Journal of Chemical Technology & Biotechnology, vol. 53, no. 2, pp. 181-188, 1992.
[7] C. E. Perry, "Handbook," Chemical Engineers" Handbook," third edition, l950, pages 39l and lO9-llO, 1963.
[8] D. Jaques and G. MA, "Isobaric LVE data for alcohol-water systems saturated with a salt which appear to contradict the Gibbs-Konovolov theorem," 1980.
[9] M. Galan, M. Labrador, and J. Alvarez, "Salt effect in liquid-vapor equilibrium: Ethanol-water system saturated with strontium bromide, barium nitrate, and strontium nitrate," Journal of Chemical and Engineering Data, vol. 25, no. 1, pp. 7-9, 1980.
[10] W. L. Luyben, "Control of a column/pervaporation process for separating the ethanol/water azeotrope," Industrial & engineering chemistry research, vol. 48, no. 7, pp. 3484-3495, 2009.
[11] M. Tsuyumoto, A. Teramoto, and P. Meares, "Dehydration of ethanol on a pilot-plant scale, using a new type of hollow-fiber membrane," Journal of Membrane Science, vol. 133, no. 1, pp. 83-94, 1997.
[12] S. Kumar, N. Singh, and R. Prasad, "Anhydrous ethanol: A renewable source of energy," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 14, no. 7, pp. 1830-1844, 2010.
[13] G. Li and P. Bai, "New operation strategy for separation of ethanol–water by extractive distillation," Industrial & engineering chemistry research, vol. 51, no. 6, pp. 2723-2729, 2012.
[14] P. Langston, N. Hilal, S. Shingfield, and S. Webb, "Simulation and optimisation of extractive distillation with water as solvent," Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol. 44, no. 3, pp. 345-351, 2005.
[15] R. E. Treybal, "Mass transfer operations," New York, vol. 466, pp. 493-497, 1980.
[16] N. Vorayos and T. Kiatsiriroat, "Performance analysis of solar ethanol distillation," Renewable Energy, vol. 31, no. 15, pp. 2543-2554, 2006.
[17] M. Ravagnani, M. Reis, R. Maciel Filho, and M. Wolf-Maciel, "Anhydrous ethanol production by extractive distillation: A solvent case study," Process Safety and Environmental Protection, vol. 88, no. 1, pp. 67-73, 2010.
[18] I. Gil, A. Uyazán, J. Aguilar, G. Rodríguez, and L. Caicedo, "Separation of ethanol and water by extractive distillation with salt and solvent as entrainer: process simulation," Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 25, pp. 207-215, 2008.
[19] F. Neyestani and R. Eslamloueyan, "A novel reactive-extractive distillation process for separation of water/methanol/tetrahydrofuran mixtures," Scientific Reports, vol. 14, no. 1, p. 1931, 2024.
[20] C. M. P. de Freitas, D. B. S. A. Júnior, R. D. Martins, M. M. d. S. Dias, J. S. d. R. Coimbra, and R. d. C. S. de Sousa, "Simulation of ethanol recovery and economic analysis of pectin production on an industrial scale," Bioprocess and Biosystems Engineering, vol. 44, pp. 1639-1647, 2021.
[21] I. Gil, L. García, and G. Rodríguez, "Simulation of ethanol extractive distillation with mixed glycols as separating agent," Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 31, pp. 259-270, 2014.
[22] J. V. Rojas and L. Stinguel, "Modeling and simulating complete extractive distillation process of ethanol-water mixture using equilibrium-stage distillation model and efficiency correlations (Barros & Wolf) on EMSO platform," in Chemical engineering transactions, 2016.
[23] S. C. Lee, H. C. Woo, and Y. H. Kim, "Energy-efficient ethanol recovery process using 2-methyl pentanol extraction," Fuel, vol. 310, p. 122393, 2022.
[24] A. F. Aquilon, D. M. Cargullo, J. Onayan, J. Sarno, V. M. Molino, and E. C. R. Lopez, "Recent Advances in Extractive Distillation," Engineering Proceedings, vol. 56, no. 1, p. 11, 2023.
[25] سمانه امینی آحور، یاسین مهدی زاده چله بری، ماجد امینی، احمد رمضانی سعادت آبادی، "شبیه سازی اثر لایه متخلخل روی فیلم ریزلن بر پارامترهای انتقال حرارت و انتقال جرم با استفاده از دینامیک سیالات محسباتی،" پژوهش در شیمی و مهندسی شیمی، شماره 14، صفحه 18-12، 1397.
[26] A. Johnson and W. Furter, "Salt effect in vapor‐liquid equilibrium, part II," The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 38, no. 3, pp. 78-87, 1960.
[27] S. Gebreyohannes, B. J. Neely, and K. A. Gasem, "Generalized nonrandom two-liquid (NRTL) interaction model parameters for predicting liquid–liquid equilibrium behavior," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 53, no. 31, pp. 12445-12454, 2014.
[28] Z. Lei, H. Wang, R. Zhou, and Z. Duan, "Influence of salt added to solvent on extractive distillation," Chemical Engineering Journal, vol. 87, no. 2, pp. 149-156, 2002.
[29] L. Zhang, X. Wang, X. Zhu, and D. Shen, "Experimental measurement and modeling of vapor–liquid equilibrium for the ternary systems water+ ethanol+ ethylene glycol, water+ 2-propanol+ ethylene glycol, and water+ 1-propanol+ ethylene glycol," Journal of Chemical & Engineering Data, vol. 61, no. 7, pp. 2596-2604, 2016.
[30] A. Chianese and F. Zinnamosca, "Ethanol dehydration by azeotropic distillation with a mixed-solvent entrainer," The Chemical Engineering Journal, vol.43, no. 2, pp. 59-65, 1990.
[31] J. Fu, "Simulation of salt-containing extractive distillation for the system of ethanol/water/ethanediol/KAc. 2. Simulation of salt-containing extractive distillation," Industrial & engineering chemistry research, vol. 43, no. 5, pp. 1279-1283, 2004.
[32] X. Shang et al., "Process analysis of extractive distillation for the separation of ethanol–water using deep eutectic solvent as entrainer," Chemical Engineering Research and Design, vol. 148, pp. 298-311, 2019.
-
کلمات کلیدی به فارسی :
کربوکسی متیل سلولز، اتانول، بازيابی حلال، روش‌های جداسازی، ستون تقطیر، اسپن پلاس.
-
چکیده مقاله به انگلیسی :
-
کلمات کلیدی به انگلیسی :
- صفحات : 27-44
-
دانلود فایل
( 823.64 KB )
