Separarea amestecului azeotrop metanol-metilacetat utilizând glicerol drept antrenant

Cuprins proiect Cum descarc?

1. Tema de proiectare 3
2. Procesul de obtinere si separare a azeotropului acetat de metil - metanol 3
2.1. Descrierea procesului de obtinere a metil acetatului 3
2.2. Posibilitati de separare a amestecului 8
2.2.1. Separarea reactiva a glicerinei brute cuplata cu distilarea reactiva 8
2.2.2. Separarea amestecului metilacetat -  metanol prin separare extractiva 8
2.2.3. Separarea acetatului de metil de metanol prin distilare prin schimb de presiune prin incalzire 10
3. Procedeul de separare simulat pentru separarea amestecului azeotrop 11
4. Descrierea procesului de separare a amestecului 12
5. Simularea procesului de separare 13
6. Predimensionarea utilajelor 15
7. Concluzii 16
Bibliografie 16

Extras din proiect Cum descarc?

1. Tema de proiectare
In procesul de obtinere a acetatului de metil, din metanol si acid acetic, prin procedeul de esterificare rezulta, in urma fazei de operare de distilare, un amestec azeotrop, continand metilacetat si metanol, avand urmatoarele caracteristici:
- compozitia: 0,668% metil acetat si 0,332% metanol (% molare); 
- temperatura: 35?C;
- presiunea: 1 bar;
- debitul: 280 kmol/h.
Conform procedeului mentionat mai sus, acest amestec trebuie supus unei operatii de separare, produsele rezultate din acest proces trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici: 
- puritate (procent masic) > 99% (component 1: metil acetat).
- puritate (procent masic) > 99% (component 2: metanol).
Se doreste sintetizarea (concepere folosind si prelucrand informatii (grafice sau tabelate) de tipul curbelor reziduale/de distilare + analiza prin modelare, simularea, evaluarea tehnico-economica si impactul de mediu + validarea (sustinuta de justificari)) un proces de separare a amestecului azeotrop mentionat mai sus, care sa duca la obtinerea produselor de separare dorite, proces constand din distilare extractiva.
2. Procesul de obtinere si separarea azeotropului acetat de metil - metanol
2.1. Descrierea procesului de obtinere a metil acetatului
Acetatul de metil este utilizat drept solvent, acesta fiind un lichid imflamabil cu miros caracteristic, placut, care se aseamana cu cel al adezivilor, avand proprietati slab polare si lipofile, fiind putin toxic si slab solubil in apa. Procedeul in care este otinut acetatul de metil consta in esterificarea acidului acetic cu metanol, reactia avand loc in faza lichida, in mediu acid, in prezenta de acid sulfuric, dar reactia poate avea loc si in faza gazoasa, amestecul de reactanti aflat in faza de ,vapori fiind trecut peste catalizatori incalziti, precum clorura ferica sau clorura de aluminiu. Reactia secundara din cadrul procesului in care are loc descompunerea acetatul de metil conduce la cantitati mici de dimetileter (DME) si apa.
Figura 1, Reactia de obtinere a acetatului de metil
Procedeul cel mai utilizat pentru obtinerea acetatului de metil este distilarea reactiva, deoarece diferenta de volatilitate dintre componenti permite separarea lor prin acest procedeu.
Cantitati mari de acetat de metil sunt produse la fabricarea alcoolului polivinilic (PVA), unde se obtin 1,68 kg de PVA per kg de materie prima, iar acest produs secundar este comercializat cu un pret scazut datorita capacitatilor sale slabe de solvent, acetatul de metil fiind supus hidrolizarii pentru a obtine metanol si acid acetic. 
Procesele conventionale care se utilizeaza pentru a hidroliza acetatul de metil utilizeaza un reactor cu strat fix de catalizator, urmat de un aranjament complex de mai multe coloane de distilare sau extractie. Conversia este limitata de echilibrul nefavorabil ce are constanta de echilibru de 0,14 -0,2, fiind necesara separarea si recircularea unei cantitati mari de acetat de metil. O schema a instalatiei care se utilizeaza la hidroliza acetatului de metil este prezentata in Figura 2. 
Reactia se desfasoara intr-un reactor cu strat fix de catalizator dupa care efluentul reactorului este supus separarii cu ajutorul a patru coloane care separa metanolul si acidul acetic, acetatul de metil neconvertit fiind recirculat in reactor. Fabricarea acetatului de metil se realizeaza prin distilare reactiva pentru a simplifica procesul de obtinere, procesul de distilare reactiva realizandu-se la scara de laborator cu catalizator de tipul rasina schimbatoare de ioni. Procesul astfel realizat elimina multe etape complicate, iar utilizarea catalizatorilor cu acid solid elimina necesitatea recuperarii acidului uzat si a utilizarii de materiale de constructie scumpe. Coloana de separare care contine catalizatorul are peretii format din peleti de catalizator, in acest fel acestia nu doar ca asigura cresterea vitezei de reactie, dar si au si rol de ,,ambalaj" pentru coloana.
Figura 2, Procesul conventional de hidrolizare a acetatului de metil
O diagrama schematica a procesului de distilare reactiva este reprezentata in Figura 2. Apa este alimentata in partea superioara a coloanei reactive si acetatul de metil este introdus in partea de jos a acesteia. Coloana este operata sub reflux total de azeotrop metilacetat-metanol. Sectiunea de stripare separa intregul acetat de metil, iar produsul de baza este, in esenta, lipsit de acetat de metil. Produsul din baza, care va contine numai metanol, apa si acid acetic, poate fi usor separat utilizand doua coloane de distilare in serie, furnizand metanol si acid acetic ca produse.

Fisiere în arhivă (1):

 Separarea amestecului azeotrop metanol-metilacetat utilizand glicerol drept antrenant.docx

Imagini din acest proiect Cum descarc?

Bibliografie

1. Tema de proiectare
In procesul de obtinere a acetatului de metil, din metanol si acid acetic, prin procedeul de esterificare rezulta, in urma fazei de operare de distilare, un amestec azeotrop, continand metilacetat si metanol, avand urmatoarele caracteristici:
- compozitia: 0,668% metil acetat si 0,332% metanol (% molare); 
- temperatura: 35?C;
- presiunea: 1 bar;
- debitul: 280 kmol/h.
Conform procedeului mentionat mai sus, acest amestec trebuie supus unei operatii de separare, produsele rezultate din acest proces trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici: 
- puritate (procent masic) > 99% (component 1: metil acetat).
- puritate (procent masic) > 99% (component 2: metanol).
Se doreste sintetizarea (concepere folosind si prelucrand informatii (grafice sau tabelate) de tipul curbelor reziduale/de distilare + analiza prin modelare, simularea, evaluarea tehnico-economica si impactul de mediu + validarea (sustinuta de justificari)) un proces de separare a amestecului azeotrop mentionat mai sus, care sa duca la obtinerea produselor de separare dorite, proces constand din distilare extractiva.
2. Procesul de obtinere si separarea azeotropului acetat de metil - metanol
2.1. Descrierea procesului de obtinere a metil acetatului
Acetatul de metil este utilizat drept solvent, acesta fiind un lichid imflamabil cu miros caracteristic, placut, care se aseamana cu cel al adezivilor, avand proprietati slab polare si lipofile, fiind putin toxic si slab solubil in apa. Procedeul in care este otinut acetatul de metil consta in esterificarea acidului acetic cu metanol, reactia avand loc in faza lichida, in mediu acid, in prezenta de acid sulfuric, dar reactia poate avea loc si in faza gazoasa, amestecul de reactanti aflat in faza de ,vapori fiind trecut peste catalizatori incalziti, precum clorura ferica sau clorura de aluminiu. Reactia secundara din cadrul procesului in care are loc descompunerea acetatul de metil conduce la cantitati mici de dimetileter (DME) si apa.
Figura 1, Reactia de obtinere a acetatului de metil
Procedeul cel mai utilizat pentru obtinerea acetatului de metil este distilarea reactiva, deoarece diferenta de volatilitate dintre componenti permite separarea lor prin acest procedeu.
Cantitati mari de acetat de metil sunt produse la fabricarea alcoolului polivinilic (PVA), unde se obtin 1,68 kg de PVA per kg de materie prima, iar acest produs secundar este comercializat cu un pret scazut datorita capacitatilor sale slabe de solvent, acetatul de metil fiind supus hidrolizarii pentru a obtine metanol si acid acetic. 
Procesele conventionale care se utilizeaza pentru a hidroliza acetatul de metil utilizeaza un reactor cu strat fix de catalizator, urmat de un aranjament complex de mai multe coloane de distilare sau extractie. Conversia este limitata de echilibrul nefavorabil ce are constanta de echilibru de 0,14 -0,2, fiind necesara separarea si recircularea unei cantitati mari de acetat de metil. O schema a instalatiei care se utilizeaza la hidroliza acetatului de metil este prezentata in Figura 2. 
Reactia se desfasoara intr-un reactor cu strat fix de catalizator dupa care efluentul reactorului este supus separarii cu ajutorul a patru coloane care separa metanolul si acidul acetic, acetatul de metil neconvertit fiind recirculat in reactor. Fabricarea acetatului de metil se realizeaza prin distilare reactiva pentru a simplifica procesul de obtinere, procesul de distilare reactiva realizandu-se la scara de laborator cu catalizator de tipul rasina schimbatoare de ioni. Procesul astfel realizat elimina multe etape complicate, iar utilizarea catalizatorilor cu acid solid elimina necesitatea recuperarii acidului uzat si a utilizarii de materiale de constructie scumpe. Coloana de separare care contine catalizatorul are peretii format din peleti de catalizator, in acest fel acestia nu doar ca asigura cresterea vitezei de reactie, dar si au si rol de ,,ambalaj" pentru coloana.
Figura 2, Procesul conventional de hidrolizare a acetatului de metil
O diagrama schematica a procesului de distilare reactiva este reprezentata in Figura 2. Apa este alimentata in partea superioara a coloanei reactive si acetatul de metil este introdus in partea de jos a acesteia. Coloana este operata sub reflux total de azeotrop metilacetat-metanol. Sectiunea de stripare separa intregul acetat de metil, iar produsul de baza este, in esenta, lipsit de acetat de metil. Produsul din baza, care va contine numai metanol, apa si acid acetic, poate fi usor separat utilizand doua coloane de distilare in serie, furnizand metanol si acid acetic ca produse.