طرح توجیهی تولید اسید استیک ، پیش از اجرای پروژه به منظور امکان سنجی پروژه توسط کارشناسان مجرب نوشته می شود. استر به واکنش الکل با اسید کربوکسیلیک گفته می شود که فرآیند حاصل استری شدن نام دارد. استرهای اسید استیک که دارای بوی خوشایندی هستند، در زمینه های مختلفی شامل صنعت رنگ و جوهر، به عنوان حلال در صنعت چسب و درزگیر، آماده سازی چرم و … مورد استفاده قرار می گیرند. در صورتی که علاقه مند به فعالیت در این زمینه هستید، جهت آشنایی با تمامی جوانب طرح توجیهی تولید اسید استیک تا انتهای این مقاله همراه ما باشید. جهت ارائه سفارش و نوشتن طرح توجیهی کلیک کنید.
منبع: طرح توجیهی تولید اسید استیک
در این قسمت از طرح توجیهی تولید اسید استیک قصد داریم محصول مورد بررسی در این طرح را معرفی کنیم:
واکنش یک الکل با اسید های آلی و اسید کربوکسیلیک منجر به تولید ترکیبی به نام استر می شود و به فرآیند آن استری شدن می گویند. واکنش استری شدن، واکنشی تعادلی است که در حضور مقادیر کمی از اسید های معدنی انجام می شود و فرآیند آن همراه با تولید آب است.
به طور کلی استرها ترکیب هایی با فرمول OH-CO-R هستند که غالبا فرار و معطر هستند. جالب است بدانید که بوی خوش بسیاری از میوه ها و گل ها به دلیل وجود استر در ترکیب آن ها می باشد. به عنوان مثال استر استات ایزوپنتیل دارای بوی موز و استر والرات ایزوپنتیل دارای بوی سیب است. یا بوی بد کره فاسده شده به دلیل وجود اسید بوتیریک در آن می باشد.
بسیاری از استرها همچون استات اتیل و استات بوتیل به عنوان واکنشگر و همینطور نرم کننده رزین ها در آزمایشگاه و صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. لازم است اشاره کنیم که چربی ها، روغن ها و موم هایی که در طبیعت یافت می شود، در ترکیب خود استرهایی با جرم مولکولی بسیار بالا دارند که آن ها را با نام لیپید می شناسیم.
از قدیمی ترین روش های سنتز استرها، واکنش اسیدهای آلی با الکل ها در حضور اسید معدنی و معمولا اسید سولوفوریک به عنوان یک کاتالیزور می باشد. با به کارگیری این روش ها می توان بسیاری از استرها را به صورت مستقیم سنتز نمود که به واکنش فیشر معروف است. از طریق روش های دیگری نیز می توان اقدام به سنتز استرها کرد؛ به عنوان مثال واکنش الکل ها و آلکان ها با کلرو اسیدها منجر به تولید استر می شود. در حالت کلی، واکنش استری شدن با فرمول زیر نشان داده می شود:
R-CO-OŔ + O2H <—–> R-CO-OH + Ŕ-OH
منظور از R و Ŕ گروه های آلکيل هستند. این واکنش در نگاه اول مشابه واکنش اسید و باز است اما با آن ها متفاوت است؛ چراکه واکنشی کند و برگشت پذیر می باشد و به همین دلیل در آن از کاتالیزور اسید سولفوریک غلیط استفاده می گردد تا سرعت آن را تا حد انتظار افزایش دهد. سرعت واکنش استری شدن بدون حضور کاتالیزور، به قدری کم می باشد که حتی در دمای بالا، برقراری حالت تعادل هفته ها به طول می انجامد.
در این قسمت عواملی که بر واکنش تعادلی استری شدن تاثیر گذار است را بررسی کرده ایم :
در این قسمت توضیحات مختصری پیرامون استرهای اسید استیک آورده ایم:
متیل استات با نام های متیل استر اسید استیک و یا متیل اتانوآت نیز شناخته می شود. ماده ای شفاف و قابل اشتعال است که دارای بویی مشابه به بوی چسب می باشد. از متیل استات به عنوان حلال در چسب ها و پاک کننده های لاک ناخن استفاده می شود که در برابر بازها و اسید های قوی پایدار نمی باشد.
اتیل استات با نام های اتیل استر، استر اتانول، اتیل اتانوآت شناخته می شود، دارای فرمـول شـيميایی CH3COOCH2CH3 است. این ماده نیز بی رنگ بوده و بویی مشابه جسب دارد. کاربرد اتیل استات در مصارف حلالی است و عمدتا به عنوان حلال در صنعت رنگ و لاک و همینطور ساخت داروها و مواد آرایشی و اسانس های معطر کارایی دارد.
از نکات مهم در مورد اتیل استات این است که حتما باید در مخازنی محکم، خشک، غیرقابل نفوذ و از جنس آهن گالوانیزه بسته بندی شود.
پروپیل استات با دیگر نام های پروپیل اتانوآت، پروپیل استر اسید استیک نیز شناخته می شود. مایعی بی رنگ با بویی مشابه به بوی گلابی است که عمدتا به عنوان طعم دهنده در مواد غذایی استفاده می شود.
این ماده باید در تانکر ها و بشکه هایی از جنس مناسب که هیچگونه واکنش شیمایی در آن انجام نمی شود، بسته بندی و نگهداری شود.
بوتیل استات با نام های بوتیل اتانوآت و استر بوتیل نیز شناخته می شود، مایعی بی رنگ و قابل اشتعال است که بویی مشابه بوی موز دارد. این ماده عمدتا به عنوان حلال در تولید لاک ها و جلادهنده ها کاربرد دارد. همینطور به عنوان طعم دهنده سنتزی میوه در تهیه آب نبات، بستنی و کیک ها به کار می رود.
بوتیل استات در اغلب میوه ها به خصوص سیب قرمز یافت می شود. این ماده نیز باید در تانکرها و بشکه هایی که از جنس مناسبی برخوردار هستند و هیچ واکنش شیمایی با فرآورده در آن ها انجام نمی شود، بسته بندی و نگهداری شوند.
بر اساس سیستم طبقه بندی وزارت صنایع و معادن، کد آیسیک مرتبط با طرح توجیهی تولید اسید استیک، کد های زیر می باشد.
در ایم قسمت به موارد مصرف و کاربرد اسید استیک ها پرداخته ایم :
همانطور که پیش تر اشاره شده است، اسید استیک ها در زمینه های مختلفی کارایی دارند؛ در مورد انواع اسید استیک ها که به عنوان پوشش های پایه حلالی آلکیل استات های یک تا چهار کربنی می باشند، موارد بسیاری همچون پوشش های پایه آبی قابل جایگزینی هستند. در دهه های گذشته به همین دلیل مصرف حلال های آلی کاهش پیدا کرده است چراکه پوشش های پایه حلالی با پوشش های پایه آبی جایگزین شده اند.
پیش بینی می شود که در آینده نیز مصرف الکل استات ها با توجه به توسعه مناسب جوهرهای پایه آبی در پاسخ به محدودیت های موجود ار نظر تولید VOCها نیز که به عنوان آلاینده هوا شناخته می شوند، تحت تاثیر قرار بگیرد. جوهر های پایه آبی بر خلاف نامی که دارند، در ترکیب خود 10 الی 40 درصد حلال آبی دارند که همین موضوع ضمن بالا بردن حلالیت رزین ها، سرعت خشک شدن آن ها را نیز کنترل می کند.
طی سال های اخیر بسیاری از واحد ها به جای الکل استات ها از جوهرهای پایه آبی استفاده می کنند اما در برخی موارد محصول تولید شده نیازمند بهبود است؛ به عنوان مثال استفاده از جوهرهای پایه آبی در چاپ flexographic نیازمند بهبود کارایی جوهر است؛ به همین دلیل صد در صد نتوانسته جایگزین الکل استات ها شود. چراکه جوهرهای پایه آبی دیرتر خشک می شوند و همین موضوع سرعت چاپ سیستم های rotogravure را کم می کتد. بنابراین در یک جمع بندی کلی، تبديل سيستمهاي rotogravure به سيستم های پايه آبی تا زمانی که کارکردی مشابه با سیستم های پایه حلالی نداشته باشد، موفقیت آمیز نخواهد بود.
از حلال ها در صنایع مختلفی استفاده می شود که صنایع رنگ از مهم ترین آن ها می باشد که به صورت روزافزون نیز در حال رشد و پیشرفت است. از دیگر صنایع که نیازمند انواع حلال ها هستند، صنعت تولید جوهر است؛ در کشور ما برای چاپ به انواع و اقسام جوهرها نیاز است که بدیهی است همگام با رشد صنعت جوهر سازی، صنایع تولید حلال ها نیز باید رشد و پیشرفت داشته باشد.
بر اساس آماری که در سال 2006 منتشر شده است، بیشترین تولیدات استرهای یک تا چهار کربنی در کشورهای آمریکا، مکزیک، آرژانتین، برزیل، کلمبیا، بلژیک، آلمان، اسپانیا، سوئد، انگلستان، روسیه و دیگر کشورهای اروپای شرقی، آفریقای جنوبی،ژاپن، چین، اندونزی، کره جنوبی، سنگاپور، هند و تایوان انجام می شود و کشورهای نامبرده به عنوان بزرگ ترین تولید کننده استرهای اسید استیک در جهان هستند.
برای تولید استرهای اسید استیک به برخی مواد اولیه به شرح موارد زیر نیاز است:
همانطور که اشاره کردیم استرها در یک واکنش تعادلی بین الکل های مختلف و اسید استیک ها به وجود می آیند که در ادامه مراحل آن را توضیح داده ایم:
در ابتدا واکنش استری شدن در راکتورها و در حضور کاتالیزور (اسید سولفوریک) و یا حرارت انجام می شود که نتیجه آن تولید استر و بخارات آب است. در مرحله بعدی تقطیر اولیه برای جداسازی بخارات از استر انجام می شود که در راکتـور استريفيکاسيون این فرآیند صورت می گیرد. محصول این مرحله استر غلیظ شده است اما در ترکیب آن مقداری کاتالیزور اسیدی نیز وحود دارد که برای خنثی سازی آن از محلول های قلیایی استفاده می کنند.
در مرحله بعدی که تقطیر ثانویه نام دارد، به وسیله کانتور لایه مویی، استرهای جمع آوری شده از آب جدا می شود و هدف از این عملیات و تقطیر ثانویه، تولید استر با درجه خلوص بالاتر است. در ادامه به چندین فرمول و واکنش استری شدن اشاره کرده ایم :
فرآوردهترکیب مواد اولیهردیفCH3COOC2H5 + H2O
اتيل استات
C2H5OH + CH3COOH
اتانول + اسید استیک
1CH3COOC3H9 + H2O
بوتيل استات
C4H9OH + CH3COOH
نرمال بوتانل + اسید استیک
2CH3COOCH3 + H2O
متيل استات
CH3OH + CH3COOH
متانول + اسید استیک
3
مطابق جدول فوق ابتدا مواد اولیه شامل اسید استیک و الکل هایی که نام برده ایم با نسب های مولی از پیش تعیین شده وارد راکتور می شوند و سپس به اندازه یک درصد وزنی استر تولیدی به ترکیب مواد اولیه اسید سولفوریک به عنوان کاتالیزور اضافه می گردد.
واکنش های استریفیکاسیون گرماگیر هستند به همین دلیل در اثر حرارت و در حضور کاتالیزور است که واکنش استری شدن آغاز می شود تا زمانی که دما در طول برج تقطیر ثابت شود، ادامه پیدا می کند.
پس از اتمام این فرآیند، مرحله تقطیر با هدف جداسازی آب از استر صورت می گیرد اما استر تولید شده در ترکیب خود دارای کاتالیزور اسیدی و الکل اضافی است که برای جداسازی آن ها از ماده قلیایی کربنات سدیم استفاده می شود. پس از اتمام فرآیند خنثی سازی در تانک خنثی سازی با استفاده از یک ماده قلیایی، ترکیب حاصل با مقدار معینی آب نیز شستشو داده می شود. در نهایت نیز مایعی دو فازی از قسمت زیرین تانک تخلیه می شود که لایه رویی غنی از استر است که به مخزن میانی فرستاده می شود تا به منظور افزایش درصد خلوص، به دستگاه تقطیر منتقل گردد.
استر تولید شده پس از تقطیر مجدد، دارای درجه خلوص 99 درصد خواهد بود که از قسمت پایین برج تقطیر خارج شده و به مخزن محصول هدایت می شود و در بشکه های فلزی بسته بندی می گردد.
از قسمت بالای برج تقطیر در این مرحله محلولی از آب، الکل و استر خارج می شود که پس از جمع آوری در تانک ذخیره، به تانک خنثی سازی فرستاده می شود. تمامی فرآیند از ابتدای شروع واکنش های تعادلی تا انتهای تقطیر ثانویه، یک بازه زمانی پنج الی هشت ساعته می باشد.
در خط تولید استرهای اسید استیک به برخی ماشین آلات و تجهیزات به شرح موارد زیر نیاز است :
برای تهیه طرح توجیهی در زمینه های مختلف می توانید با کارشناسان تماس بگیرید. از جمله خدمات مرکز مشاوره کسب و کار کاردوک می توان به موارد زیر اشاره داشت :
برای دریافت مشاوره از متخصصان مرکز مشاوره کسب و کار و کاریابی کاردوک جهت نوشتن طرح توجیهی می توانید با شماره 02166418908 تماس بگیرید.
