Hydrodynamics, mass and heat transfer in reactive distillation
Other Title(s)
دراسة سلوكية و انتقال الكتلة و الحرارة في أعمدة التقطير ذات المفاعل
Joint Authors
Shakur, Zaydun Muhsin
Radha, Majid Salim
Sukkar, Khalid Ajami
Manuil, Niran
Ali, Jamal Mani
Source
al-Khwarizmi Engineering Journal
Issue
Vol. 4, Issue 2 (30 Jun. 2008), pp.1-9, 9 p.
Publisher
University of Baghdad al-Khwarizmi College of Engineering
Publication Date
2008-06-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
9
Main Subjects
Abstract AR
في هذا البحث تم دراسة عملية تحضير خلات الاثيل Ethyl Acetate باستخدام تقنية المفاعل ذو التقطير Reactive Distillation باستخدام الايثانول و حامض الخليك كمواد أولية للتفاعل و استخدام العوامل المساعدة الصلبة.
حيث تم استخدام ثلاثة أنواع من العوامل المساعدة Cation Exchanging Resins و التي هي : Zerolit 225, Zerolit 226 , and Ambylite 400.
خلال البحث تم بناء منظومتين رياديتين بأبعاد موحدة لإجراء التجارب.
كل منظومة تتكون من ثلاث مناطق هي Rectifying, Reactive and Stripping section بارتفاعات (20 + 25 + 60) سم على التوالي و 2.5 سم قطر للعمود.
اعتمدت المنظومة الأولى (Column-A-) في تصميمها كونها تحتوي على صواني نوع (Fractionation Trays)، أما المنظومة الثانية (Column-B-) فصممت على أنها عمود تقطير محشو (Packed Distillation Column) تحتوي على حشوات زجاجية أسطوانية الشكل بطول 10 ملم و قطر داخلي 4 ملم و قطر خارجي 5 ملم.
أجريت التجارب باستخدام نمطين من التشغيل على أساس مرور المواد الأولية : النمط الأول هو عمل نصف الوجبة Semi-batch و النمط الثاني هو الأسلوب المستمر Continuous.
حيث استخدم النمط الأول لغرض تقييم كفاءة العوامل المساعدة المستخدمة و تحليل و تقييم أداء التصميمين للمنظومتين (Fractionation and packed column) اللاتي استخدمن في البحث.
حيث أظهرت النتائج أن المنظومة الثانية Column-B- أعطت معدلات كفاءة و تحول عالية نحو النواتج المرغوب بها أكثر من المنظومة الأولى Column-A-.
و هذا في حقيقة الأمر يعود إلى المساحة السطحية العالية للحشوات و التي توفر مساحة تلامس جيدة بين البخار الصاعد و السائل الذي ينزل من أعلى البرج، و الذي يؤدي بطبيعته إلى زيادة معدلات انتقال الكتلة.
من ناحية أخرى أظهرت النتائج أن العامل المساعد نوع Ambylite 400 أعطى فعالية أعلى في تفاعل الاسترة من النوعين الآخرين.
من ناحية أخرى تم اعتماد العمل باستخدام المنظومة Column-B- فقط و بالأسلوب التشغيلي المستمر.
حيث تعد تفاعلات الاسترة من التفاعلات الباعثة للحرارة، و لهذا متابعة توزيع درجات الحرارة على طول البرج و للأنواع الثلاثة من العوامل المساعدة أظهرت النتائج بأن التوزيع الحراري تقريبا متساوي لجميع العوامل المساعدة، و هذا يعزى إلى حالة الاستقرار التشغيلي في أسلوب التشغيل المستمر.
و من خلال دراسة تأثير نسبة الراجع Reflux Ratio على توزيع درجات الحرارة في البرج، أظهرت النتائج أنه كلما زادت معدلات الراجع كلما انخفضت معدلات توزيع الحرارة داخل البرج و لجميع الأنواع من العوامل المساعدة.
أشارت النتائج العملية إلى لا أنه بزيادة قيم الراجع فإن معدلات تحول حمض الخليط سوف تزداد، حيث يمكن تفسير مثل هذه الزيادة على أساس التحسن الحاصل بمعدلات انتقال الكتلة بين البخار الصاعد و السائل النازل في برج التقطير ذو المفاعل.
Abstract EN
The ethyl acetate synthesis via heterogeneous reactive distillation is studied experimentally using ethanol and acetic acid.
Three types of cation exchanging resins were used as catalysts : Zerolit 225, Zerolit 226 and Ambylite 400.
Experiments were carried out in two units of the same dimensions.
Each unit consisted of three sections: rectifying, reactive and stripping sections of heights (60 + 25 + 20) cm respectively and 2.5cm column diameter.
The first unit (column-A-) was a fractionation type and the second unit (column-B-) was packed column.
The packing type was hollow glass cylinders with 10 mm height, and 4, 5 mm inner and outer diameter respectively.
The experiments were carried out by using two operation modes.
The semi-batch and continuous operation mode.
In the first part of present investigation, the semi-batch mode was used to evaluate the catalyst type and to evaluate the performance of reactive distillation unit configuration (Fractionation and packed column).
Results show that, the column-B-gave higher conversion rates than column-A-.
This is attributed to the high surface area available for liquid vapour contact in packed type column, which leads to increasing mass transfer rates.
On the other hand, Ambylite 400 catalyst showed higher activity for esterification reaction than other two types of catalysts.
The second part of work continued with column -B- only.
It is well known that, the esterification process is regarded one of exothermic reactions.
Therefore, the monitoring of the temperature distribution along column axial for all three types of catalysts showed that the temperature distribution was essentially the same due to steady state operation in continuous operation mode.
On the other hand, the effect of reflux ratio on temperature distribution was clearly noted, that is as the reflux ratio increased the temperature distribution along the column was reduced for each type of catalysts.
On the other hand, the experimental results point that, as a reflux ratio increases the conversion rates of acetic acid is increased too because such increasing is related to high mass transfer rates between vapour and liquid along reactive distillation column.
American Psychological Association (APA)
Radha, Majid Salim& Sukkar, Khalid Ajami& Ali, Jamal Mani& Shakur, Zaydun Muhsin& Manuil, Niran. 2008. Hydrodynamics, mass and heat transfer in reactive distillation. al-Khwarizmi Engineering Journal،Vol. 4, no. 2, pp.1-9.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-379133
Modern Language Association (MLA)
Radha, Majid Salim…[et al.]. Hydrodynamics, mass and heat transfer in reactive distillation. al-Khwarizmi Engineering Journal Vol. 4, no. 2 (2008), pp.1-9.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-379133
American Medical Association (AMA)
Radha, Majid Salim& Sukkar, Khalid Ajami& Ali, Jamal Mani& Shakur, Zaydun Muhsin& Manuil, Niran. Hydrodynamics, mass and heat transfer in reactive distillation. al-Khwarizmi Engineering Journal. 2008. Vol. 4, no. 2, pp.1-9.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-379133
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references : p. 7-8
Record ID
BIM-379133
