بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این مقاله بررسی روش های تولید و جداسازی تری آمیل متیل اتر به عنوان جایگزین سایر افزودنی ها در صنعت بنزین به عنوان بهبود دهنده عدد اکتان می باشد . با توجه به مسائل زیست محیطی فراوان که به دلیل استفاده از افزودنی های نظیر MTBA امروزه به وجودآمده است ، اهمیت استفاده از افزودنی های سازگارتر با محیط زیست وبدن انسان نظیر TAME را به طور روز افزون افزایش مییابد. در مطالعات انجام شده ، جهت بازیابی متانول در فرایند تولید TAME ، از آب استفاده نمودهاند. در اینجا هدف بررسی امکان حذف آب از این قسمت و استفاده از تغییر فشار جهت بازیابی متانول از ترکیب آزئوتروپیک آن با C5 و سایر هیدروکربنها است.
جهت انجام این بررسی دو فرآیند مختلف تولید TAME توسط نرم افزار Aspen HYSYS 8.6 شبیه سازی میشوند. حالت اول روش معمول بازیابی متانول که برای جداسازی آن از دیگر اجزاء از آب استفاده میشود. حالت دوم شامل استفاده از اثر تغییر فشار بر جدایش متانول از ترکیب آزئوتروپیک آن و حذف آب از فرآیندمی باشد . باید به این نکته توجه شود که در هر دو حالت قسمت انجام واکنشهایی که منجر به تولید TAME میگردد، کاملا یکسان بوده و تفاوت این دو حالت در قسمت بازیابی متانول است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که استفاده از تغییر فشار جهت بازیابی متانول - فرآیند دوم - ، میزان مصرف آب را به صفر رسانده است و در زمینه انرژی نیز سالانه % 4 کاهش مصرف را به دنبال دارد .
-1 مقدمه
در گذشته برای بهبود عدد اکتان بنزین از اتیل سرب استفاده می گردید اما به دلیل وجود مشکلات و خطرات برای سلامتی انسان ها این ماده افزدونی کنار گذاشته شد و استفاده از متیل ترشری بوتیل اتر MTBA رایج گردید ولی به دلیل امکان آلودگی آب های زیر زمینی به وسیله این ماده شیمیایی و همچنین تاثیر منفی بر سلامت و ایمنی انسان ها استفاده از این ماده حتی در بعضی از کشورهای در حال توسعه نیز ممنوع شده است و برای جایگزینی این ماده از اتیل ترت-بوتیل اترETBE و یا تری آمیل متیل اتر TAMEاستفاده می شود که در کاهش اثرات زیست محیطی نقش به سزایی دارند.
ماده خامی که از آن جهت تولید - TAME - استفاده میشود ، ایزوآمیلنهای غنی از پنتان - C5 - هستند که از شکستن سوختهای سنگین به اجزاء سبک به دست میآید.فرآیند تولید - TAME - از دو مرحله اصلی تشکیل میشود که اولین مرحله انجام واکنشهایی است که منجر به تولید TAME میشود و مرحله دوم بازیابی متانولی است که در مرحله اول واکنش نداده و باید به ابتدای فرآیند بازگردد.واکنش تولید TAME توسط تبادل کاتیون در حضور یک رزین کاتیونی که نقش کاتالیزور را ایفا میکند - در فشار 8 بار - در یک یا چند راکتور انجام میشود. استفاده از این کاتالیزور از ایجاد فاز بخار جلوگیری میکند تا واکنشها همه در فاز مایع انجام شوند.
در سال های اخیر مطالعات مختلفی روی TAME صورت گرفته است: - 1999 - Subawalla and Fair فرایند تقطیر واکنشی به همراه کاتالیزور جامد را برای تولید TAME مورد بررسی قرار دادندکه نتایج مختلفی مانند محدوده فشار عملیاتی ،میزان مواد واکنش دهنده ،محل ورود خوراک ،میزان کاتالیست مصرفی و شرایط عملیاتی این فرآیند را به طور مفصل شرح داده اند - 2004 - Al Arfaj MA and Luyben WL .>3@ به سنتز و کنترل فرآیند TAME که روش تولید آن براساس تقطیر واکنشی و جداسازی براساس روش تغییرات فشارمی باشد همچنین این مقاله به کنترل فرایند تولید نیزمی پردازد Luyben.>4@. - 2005 - یک مقایسه کمی و دینامیکی بین بازیابی متانول توسط آب و تغییر فشار انجام داد که این مطالعه نشان داد که در روش تغییر فشار هزینههای عملیاتی به میزان % 40 و هزینههای انرژی% 60 کمتر از روش استفاده از آب است.
Wu et al .>5@ - 2009 - یک فلوشیت جهت جداسازی ترکیب آزئوتروپیک پنتان و متانول توسط دو برج تقطیر و یک دکانتور ارائه داد که در تئوری هزینه سالیانه تولید TAME بر طبق این فلوشیت 4 برابر کمتر از سیستمهای تغییر فشار در این فرایند بود ولی به علت مشکلات بهینه سازی دما امکان صنعتی شدن نداشت.>6@ این مطالعات نشان داد که در ترکیب ثابتی از TAME - ، متانول و دیگر هیدروکربنها - دو ترکیب آزئوتروپیک به وجود میآید MeOH-TAME - ، . - MeOH-iC5 جالب این است که این دو ترکیب آزئوتروپیک در فشارهای متفاوتی وجود دارند و میتوان از جداسازی توسط روش تغییر فشار استفاده نمود.هدف از این تحقیق و بررسی ،گسترش یک فرآیند پایدار برای تولید TAME وارائه بهترین روش جداسازی متانول و TAME که به عنوان جایگزین مناسب برای افزودنی های کنونی به منظور کاهش اثرات زیست محیطی می باشد .
-2 فرآیند های مختلف تولید TAME
در این مقاله دو حالت مختلف در مرحله بازیابی متانول در فرآیند مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شدهاند و سعی شده با آنچه در صنعت و مطالعات دیگر آمده نیز مقایسه شود. در هر دو حالت قسمت انجام واکنشی که منجر به تولید TAME میشود یکسان است ، ولی قسمت بازیابی متانول متفاوت است. در حالت اول از روش قدیمی جهت جدایش متانول توسط آب استفاده میشود. که در برج تقطیر اول - C1 - هدف جدایش TAME در محصول پایین برج - جزء سنگین - و بقیه اجزاء در محصول بالایی برج است. در برج دوم - C2 - متانول توسط اضافه کردن آب از بالای برج از C5و اجزاء سبک جدا شده و در محصول پایین برج ترکیبی از متانول و آب را داریم که وارد برج سوم - C3 - شده و محصول بالا که متانول است به ابتدای فرآیند و محصول پایین که آب است به برج دوم بازمیگردد.
در حالت دوم جدایش متانول توسط تغییر فشار است که روی ترکیبات آزئوتروپیک انجام میشود. در این حالت برج دوم به صورت جدایش معکوس کار میکند و محصول سبک در پایین برج گرفته شده و اجزاء سنگین - C5-MeOH - محصول بالای برج را تشکیل میدهند و وارد برج سوم شده که فشار آن با برج دوم متفاوت است. در این برج محصول پایین متانول خالص است که به ابتدای فرایند باز میگردد و محصول بالا - C5-MeOH - میباشد که جهت جدایش مجددا به برج دوم باز میگردد.
