معرفي محصول | طرح توجيهي توليد اسيد استيك

در اين قسمت از طرح توجيهي توليد اسيد استيك قصد داريم محصول مورد بررسي در اين طرح را معرفي كنيم:

استريفيكاسيون

واكنش يك الكل با اسيد هاي آلي و اسيد كربوكسيليك منجر به توليد تركيبي به نام استر مي شود و به فرآيند آن استري شدن مي گويند. واكنش استري شدن، واكنشي تعادلي است كه در حضور مقادير كمي از اسيد هاي معدني انجام مي شود و فرآيند آن همراه با توليد آب است.

به طور كلي استرها تركيب هايي با فرمول OH-CO-R هستند كه غالبا فرار و معطر هستند. جالب است بدانيد كه بوي خوش بسياري از ميوه ها و گل ها به دليل وجود استر در تركيب آن ها مي باشد. به عنوان مثال استر استات ايزوپنتيل داراي بوي موز و استر والرات ايزوپنتيل داراي بوي سيب است. يا بوي بد كره فاسده شده به دليل وجود اسيد بوتيريك در آن مي باشد.

بسياري از استرها همچون استات اتيل و استات بوتيل به عنوان واكنشگر و همينطور نرم كننده رزين ها در آزمايشگاه و صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند. لازم است اشاره كنيم كه چربي ها، روغن ها و موم هايي كه در طبيعت يافت مي شود، در تركيب خود استرهايي با جرم مولكولي بسيار بالا دارند كه آن ها را با نام ليپيد مي شناسيم.

از قديمي ترين روش هاي سنتز استرها، واكنش اسيدهاي آلي با الكل ها در حضور اسيد معدني و معمولا اسيد سولوفوريك به عنوان يك كاتاليزور مي باشد. با به كارگيري اين روش ها مي توان بسياري از استرها را به صورت مستقيم سنتز نمود كه به واكنش فيشر معروف است. از طريق روش هاي ديگري نيز مي توان اقدام به سنتز استرها كرد؛ به عنوان مثال واكنش الكل ها و آلكان ها با كلرو اسيدها منجر به توليد استر مي شود. در حالت كلي، واكنش استري شدن با فرمول زير نشان داده مي شود:

R-CO-OŔ + O2H <—–> R-CO-OH + Ŕ-OH

منظور از  R و Ŕ گروه هاي آلكيل هستند. اين واكنش در نگاه اول مشابه واكنش اسيد و باز است اما با آن ها متفاوت است؛ چراكه واكنشي كند و برگشت پذير مي باشد و به همين دليل در آن از كاتاليزور اسيد سولفوريك غليط استفاده مي گردد تا سرعت آن را تا حد انتظار افزايش دهد. سرعت واكنش استري شدن بدون حضور كاتاليزور، به قدري كم مي باشد كه حتي در دماي بالا، برقراري حالت تعادل هفته ها به طول مي انجامد.

 عوامل موثر بر واكنشي تعادلي استري شدن | طرح توجيهي توليد اسيد استيك

در اين قسمت عواملي كه بر واكنش تعادلي استري شدن تاثير گذار است را بررسي كرده ايم :

• اثر دما : واكنش استري شدن با تغيير دما همراه نيست به همين دليل كاهش و يا افزايش دما در استري شدن تاثير قابل توجهي ندارد. اما افزايش دما منجر به افزايش سرعت واكنش در هر دو جهت مي شود ، به همين دليل زمان رسيدن به تعادل را كاهش مي دهد.
• اثر غلظت : افزايش غلظت اسيد يا الكل و يا هر دوي آن ها در حالت تعادل، واكنش را به سمت اسيدي شدن پيش مي برد.
• اثر كاتاليزور : واكنش استري شدن بسيار كند است كه مي توان با استفاده از كاتاليزور سرعت آن را تا حد قابل قبولي افزايش داد. معمولا كاتاليزور مورد استفاده در اين فرآيند اسيد سولفوريك است.

استرهاي اسيد استيك

در اين قسمت توضيحات مختصري پيرامون استرهاي اسيد استيك آورده ايم:

1.متيل استات

متيل استات با نام هاي متيل استر اسيد استيك و يا متيل اتانوآت نيز شناخته مي شود. ماده اي شفاف و قابل اشتعال است كه داراي بويي مشابه به بوي چسب مي باشد. از متيل استات به عنوان حلال در چسب ها و پاك كننده هاي لاك ناخن استفاده مي شود كه در برابر بازها و اسيد هاي قوي پايدار نمي باشد.

2.اتيل استات

اتيل استات با نام هاي اتيل استر، استر اتانول، اتيل اتانوآت شناخته مي شود، داراي فرمـول شـيميايي CH3COOCH2CH3 است. اين ماده نيز بي رنگ بوده و بويي مشابه جسب دارد. كاربرد اتيل استات در مصارف حلالي است و عمدتا به عنوان حلال در صنعت رنگ و لاك و همينطور ساخت داروها و مواد آرايشي و اسانس هاي معطر كارايي دارد.

از نكات مهم در مورد اتيل استات اين است كه حتما بايد در مخازني محكم، خشك، غيرقابل نفوذ و از جنس آهن گالوانيزه بسته بندي شود.

3.پروپيل استات

پروپيل استات با ديگر نام هاي پروپيل اتانوآت، پروپيل استر اسيد استيك نيز شناخته مي شود. مايعي بي رنگ با بويي مشابه به بوي گلابي است كه عمدتا به عنوان طعم دهنده در مواد غذايي استفاده مي شود.

اين ماده بايد در تانكر ها و بشكه هايي از جنس مناسب كه هيچگونه واكنش شيمايي در آن انجام نمي شود، بسته بندي و نگهداري شود.

4.بوتيل استات | طرح توجيهي توليد اسيد استيك

بوتيل استات با نام هاي بوتيل اتانوآت و استر بوتيل نيز شناخته مي شود، مايعي بي رنگ و قابل اشتعال است كه بويي مشابه بوي موز دارد. اين ماده عمدتا به عنوان حلال در توليد لاك ها و جلادهنده ها كاربرد دارد. همينطور به عنوان طعم دهنده سنتزي ميوه در تهيه آب نبات، بستني و كيك ها به كار مي رود.

بوتيل استات در اغلب ميوه ها به خصوص سيب قرمز يافت مي شود. اين ماده نيز بايد در تانكرها و بشكه هايي كه از جنس مناسبي برخوردار هستند و هيچ واكنش شيمايي با فرآورده در آن ها انجام نمي شود، بسته بندي و نگهداري شوند.

كد آيسيك محصول

بر اساس سيستم طبقه بندي وزارت صنايع و معادن، كد آيسيك مرتبط با طرح توجيهي توليد اسيد استيك، كد هاي زير مي باشد.

• كد آيسيك متيل استات : كد 24113621
• كد آيسيك اتيل استات : كد 24113622
• كد آيسيك بوتيل استات : كد 24113623
• كد آيسيك پروپيل استات : كد 24113627

توضيح موارد مصرف و كاربرد

در ايم قسمت به موارد مصرف و كاربرد اسيد استيك ها پرداخته ايم :

• استفاده در پوشش هاي سطحي به عنوان حلال و پخش كننده به دليل استفاده راحت تر از پوشش ها، كم شدن زمان خشك شدن پوشش، بهبود جريان پذيري و قابليت اشتعال پوشش ها
• استفاده از اتيل، ايزو پروپيل و نرمال پروپيل استات ها به عنوان حلال در جوهر هاي مايع به دليل كارايي در حل كردن رزين، كنترل ويسكوزيته، اصلاح سرعت خشك شدن جوهر و …
• كاربرد آلكيل استات هاي يك تا چهار كربني به عنوان حلال هاي فرآيندي و در زمينه استخراج تعداد زيادي از مواد آلي همانند مواد دارويي، مخمرها، مواد واسطه سنتزي و …
• استفاده در صنايع عكاسي براي توليد فيلم هاي ويديويي
• كاربرد آلكيل استات ها در صنايع مرتبط با حلال هاي مورد استفاده در چسب ها و درز گيرها
• استفاده در زمينه توليد لوازم آرايشي، عطر، الكل هاي مصنوعي، آماده سازي چرم، رزين هاي وينيا و حلال هاي تميز كننده
• كاربرد متيل استات در توليد استات سلولز جهت استفاده در توليد فيلتر سيگار و صنايع اليافف
• جايگزين اتيل استات با حلال هايي همانند تولوئن، زايلن و ديگر موارد مشابه و خطرناك براي محيط زيست
• استفاده از نرمال بوتيل استات به عنوان حلال مناسب براي توليد پوشش هاي سطحي شامل اپوكسي ها، يوراتان ها، سلولز ها، آكريليك ها، وينيل ها و همينطور استفاده براي آماده سازي چرم، ساخت عطر، توليد چسب ها و مواد پاك كننده
• كارايي نرمال پروپيل استات به عنوان حلال جوهرهاي مايع
• استفاده از ايزوپروپيل استات به عنـوان حلال در جوهرهاي rotogravure و flexographic
• استفاده از ايزو بوتيل استات به عنوان حلال در پوشش هاي سطحي پايه حلالي در صنايع چوب براي جلا دادن

بررسي كالاهاي جايگزين و تجزيه و تحليل اثرات آن بر محصول

همانطور كه پيش تر اشاره شده است، اسيد استيك ها در زمينه هاي مختلفي كارايي دارند؛ در مورد انواع اسيد استيك ها كه به عنوان پوشش هاي پايه حلالي آلكيل استات هاي يك تا چهار كربني مي باشند، موارد بسياري همچون پوشش هاي پايه آبي قابل جايگزيني هستند. در دهه هاي گذشته به همين دليل مصرف حلال هاي آلي كاهش پيدا كرده است چراكه پوشش هاي پايه حلالي با پوشش هاي پايه آبي جايگزين شده اند.

پيش بيني مي شود كه در آينده نيز مصرف الكل استات ها با توجه به توسعه مناسب جوهرهاي پايه آبي در پاسخ به محدوديت هاي موجود ار نظر توليد VOCها نيز كه به عنوان آلاينده هوا شناخته مي شوند، تحت تاثير قرار بگيرد. جوهر هاي پايه آبي بر خلاف نامي كه دارند، در تركيب خود 10 الي 40 درصد حلال آبي دارند كه همين موضوع ضمن بالا بردن حلاليت رزين ها، سرعت خشك شدن آن ها را نيز كنترل مي كند.

طي سال هاي اخير بسياري از واحد ها به جاي الكل استات ها از جوهرهاي پايه آبي استفاده مي كنند اما در برخي موارد محصول توليد شده نيازمند بهبود است؛ به عنوان مثال استفاده از جوهرهاي پايه آبي در چاپ flexographic نيازمند بهبود كارايي جوهر است؛ به همين دليل صد در صد نتوانسته جايگزين الكل استات ها شود. چراكه جوهرهاي پايه آبي ديرتر خشك مي شوند و همين موضوع سرعت چاپ سيستم هاي rotogravure را كم مي كتد. بنابراين در يك جمع بندي كلي، تبديل سيستمهاي rotogravure به سيستم هاي پايه آبي تا زماني كه كاركردي مشابه با سيستم هاي پايه حلالي نداشته باشد، موفقيت آميز نخواهد بود.

اهميت استراتژيكي كالا در دنياي امروز | طرح توجيهي توليد اسيد استيك

از حلال ها در صنايع مختلفي استفاده مي شود كه صنايع رنگ از مهم ترين آن ها مي باشد كه به صورت روزافزون نيز در حال رشد و پيشرفت است. از ديگر صنايع كه نيازمند انواع حلال ها هستند، صنعت توليد جوهر است؛ در كشور ما براي چاپ به انواع و اقسام جوهرها نياز است كه بديهي است همگام با رشد صنعت جوهر سازي، صنايع توليد حلال ها نيز بايد رشد و پيشرفت داشته باشد.

كشورهاي عمده توليد كننده و مصرف كننده محصول

بر اساس آماري كه در سال 2006 منتشر شده است، بيشترين توليدات استرهاي يك تا چهار كربني در كشورهاي آمريكا، مكزيك، آرژانتين، برزيل، كلمبيا، بلژيك، آلمان، اسپانيا، سوئد، انگلستان، روسيه و ديگر كشورهاي اروپاي شرقي، آفريقاي جنوبي،ژاپن، چين، اندونزي، كره جنوبي، سنگاپور، هند و تايوان انجام مي شود و كشورهاي نامبرده به عنوان بزرگ ترين توليد كننده استرهاي اسيد استيك در جهان هستند.

مواد اوليه مورد نياز

براي توليد استرهاي اسيد استيك به برخي مواد اوليه به شرح موارد زير نياز است:

• متانول
• اسيد استيك
• اسيد سولفوريك
• كربنات سديم

دانش فني و فرآيند توليد | طرح توجيهي توليد اسيد استيك

همانطور كه اشاره كرديم استرها در يك واكنش تعادلي بين الكل هاي مختلف و اسيد استيك ها به وجود مي آيند كه در ادامه مراحل آن را توضيح داده ايم:

در ابتدا واكنش استري شدن در راكتورها و در حضور كاتاليزور (اسيد سولفوريك) و يا حرارت انجام مي شود كه نتيجه آن توليد استر و بخارات آب است. در مرحله بعدي تقطير اوليه براي جداسازي بخارات از استر انجام مي شود كه در راكتـور استريفيكاسيون اين فرآيند صورت مي گيرد. محصول اين مرحله استر غليظ شده است اما در تركيب آن مقداري كاتاليزور اسيدي نيز وحود دارد كه براي خنثي سازي آن از محلول هاي قليايي استفاده مي كنند.

در مرحله بعدي كه تقطير ثانويه نام دارد، به وسيله كانتور لايه مويي، استرهاي جمع آوري شده از آب جدا مي شود و هدف از اين عمليات و تقطير ثانويه، توليد استر با درجه خلوص بالاتر است. در ادامه به چندين فرمول و واكنش استري شدن اشاره كرده ايم :

فرآورده	تركيب مواد اوليه	رديف
CH3COOC2H5 + H2O   اتيل استات	C2H5OH + CH3COOH   اتانول + اسيد استيك	1
CH3COOC3H9 + H2O   بوتيل استات	C4H9OH + CH3COOH   نرمال بوتانل + اسيد استيك	2
CH3COOCH3 + H2O   متيل استات	CH3OH + CH3COOH   متانول + اسيد استيك	3

مطابق جدول فوق ابتدا مواد اوليه شامل اسيد استيك و الكل هايي كه نام برده ايم با نسب هاي مولي از پيش تعيين شده وارد راكتور مي شوند و سپس به اندازه يك درصد وزني استر توليدي به تركيب مواد اوليه اسيد سولفوريك به عنوان كاتاليزور اضافه مي گردد.

واكنش هاي استريفيكاسيون گرماگير هستند به همين دليل در اثر حرارت و در حضور كاتاليزور است كه واكنش استري شدن آغاز مي شود تا زماني كه دما در طول برج تقطير ثابت شود، ادامه پيدا مي كند.

پس از اتمام اين فرآيند، مرحله تقطير با هدف جداسازي آب از استر صورت مي گيرد اما استر توليد شده در تركيب خود داراي كاتاليزور اسيدي و الكل اضافي است كه براي جداسازي آن ها از ماده قليايي كربنات سديم استفاده مي شود.  پس از اتمام فرآيند خنثي سازي در تانك خنثي سازي با استفاده از يك ماده قليايي، تركيب حاصل با مقدار معيني آب نيز شستشو داده مي شود. در نهايت نيز مايعي دو فازي از قسمت زيرين تانك تخليه مي شود كه لايه رويي غني از استر است كه به مخزن مياني فرستاده مي شود تا به منظور افزايش درصد خلوص، به دستگاه تقطير منتقل گردد.

استر توليد شده پس از تقطير مجدد، داراي درجه خلوص 99 درصد خواهد بود كه از قسمت پايين برج تقطير خارج شده و به مخزن محصول هدايت مي شود و در بشكه هاي فلزي بسته بندي مي گردد.

از قسمت بالاي برج تقطير در اين مرحله محلولي از آب، الكل و استر خارج مي شود كه پس از جمع آوري در تانك ذخيره، به تانك خنثي سازي فرستاده مي شود. تمامي فرآيند از ابتداي شروع واكنش هاي تعادلي تا انتهاي تقطير ثانويه، يك بازه زماني پنج الي هشت ساعته مي باشد.

ماشين آلات و تجهيزات خط توليد استرهاي اسيد استيك | طرح توجيهي توليد اسيد استيك

در خط توليد استرهاي اسيد استيك به برخي ماشين آلات و تجهيزات به شرح موارد زير نياز است :

• راكتور استريفيكاسيون
• برج تقطير
• مبدل حرارتي
• مخازن مورد نياز
• پمپ
• و …

خدمات قابل ارايه كاردوك به طرح‌ها و واحدهاي توليد كننده

براي تهيه طرح توجيهي در زمينه هاي مختلف مي توانيد با كارشناسان تماس بگيريد. از جمله خدمات مركز مشاوره كسب و كار كاردوك مي توان به موارد زير اشاره داشت :

• ارائه خدمات در انتخاب ماشين آلات، تاسيسات عمومي و طراحي سايت پلان
• تامين نيروي انساني نصب و راه اندازي ماشين آلات و تاسيات عمومي طرح توليد
• مشاوره فرمولاسيون مواد اوليه
• مشاوره اصلاح تكنواوژي، نوسازي و بازسازي واحدهاي قديمي
• مشاوره صادرات محصول با كيفيت به  كشورهاي ديگر
• تهيه طرح توجيهي و امكان سنجي طرح با استفاده از نرم افزار اختصاصي  توسط متخصصين كارآمد مهندسي
• ثبت نام در سامانه بهين ياب و سامانه مختلف

براي دريافت مشاوره از متخصصان مركز مشاوره كسب و كار و كاريابي كاردوك جهت نوشتن طرح توجيهي مي توانيد با شماره 02166418908 تماس بگيريد.

 

 

منبع: طرح توجيهي توليد اسيد استيك