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Analyse eines membranunterstützten Reaktivrektifikationsverfahrens zur Umesterung von Methylacetat mit Butanol

机译：膜支撑的反应精馏过程分析乙酸甲酯与丁醇的酯交换反应

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摘要

Die Kopplung von Reaktivrektifikation und Membrantrennung zu einem reaktiven hybriden Trennverfahren stellt einen weiteren Schritt auf dem Weg zu einem intensivierten Produktionsprozess in der chemischen Industrie dar. Bisherige Arbeiten auf diesem Gebiet beschränken sich bislang auf eine Betrachtung einzelner Teilaspekte des kombinierten Prozesses oder basieren auf Modellierungsansätzen, die keine Übertragung auf den industriellen Maßstab ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit wird daher das Prozessverhalten eines reaktiven Hybridverfahrens mit Hilfe aktueller Modellierungswerkzeuge analysiert und ein Konzept zur Auslegung und Optimierung eines solchen Verfahrens entwickelt. Zur Erläuterung der einzelnen Schritte wurde als Beispielprozess ein Verfahren zur Umesterung von Methylacetat mit Butanol zu Butylacetat und Methanol ausgewählt, da sich dieses Verfahren zur Aufbereitung von Nebenprodukten aus der PVA-Herstellung eignet und damit eine technische Relevanz besitzt. Zudem stehen für diesen Prozess experimentelle Literaturdaten zur Bestimmung der notwendigen Modellparameter und Validierung der Simulationswerkzeuge zur Verfügung. Um der Komplexität des Verfahrens Rechnung zu tragen, wurden die einzelnen Prozessschritte Reaktivrektifikation und Membrantrennung zunächst getrennt untersucht. Dabei wurden geeignete physikalisch fundierte Modelle aus einer bestehenden Bibliothek ausgewählt und den veränderten Prozessbedingungen angepasst. Im Vordergrund stand dabei immer die getrennte Berücksichtigung von system-, prozess- und anlagenspezifischen Einflüssen, um eine Übertragung der Arbeitsergebnisse vom Labor auf den industriellen Maßstab zu ermöglichen. Die Arbeiten zu den einzelnen Verfahren umfassen dabei, neben der Modifikation bestehender Prozessmodelle, die Bestimmung der notwendigen Modellparameter sowie eine Validierung des Simulationswerkzeuges anhand von experimentellen Literaturdaten. Um eine Auslegung und Optimierung des Verfahrens zu ermöglichen, wurden die beiden Prozessschritte über die Definition einer Übergabereinheit entkoppelt. Auf diese Weise konnte das Prozessverhalten der einzelnen Verfahrensschritte getrennt analysiert und deren Wechselwirkungen dennoch berücksichtigt werden. Durch die Definition zusätzlicher Randbedingungen wurde auf der Basis von Prozesskosten sowohl die Auswahl eines geeigneten Membranmaterials als auch die Bestimmung der optimalen Übergabereinheit vorgenommen. Damit bietet sich die Möglichkeit, Prozesse, die auf einer Kombination von Reaktivrektifikation und Membrantrennung basieren, zuverlässig zu beschreiben und ihr Potenzial zur Intensivierung chemischer Produktionsprozesse zu beurteilen. Der in dieser Arbeit skizzierte Weg lässt sich auch auf andere integrierte Verfahren übertragen und leistet so einen Beitrag zur Intensivierung chemischer Produktionsprozesse.
机译：反应精馏和膜分离与反应混合分离过程的结合代表了化学工业集约化生产过程的又一步，迄今为止，该领域的先前工作仅限于考虑组合过程的各个方面或基于建模方法，不允许转移到工业规模。因此，在当前工作中，使用当前的建模工具分析了反应性混合过程的过程行为，并提出了设计和优化这种过程的概念。为了解释各个步骤，选择乙酸甲酯与丁醇酯交换为乙酸丁酯和甲醇的方法作为示例方法，因为该方法适合于处理PVA生产中的副产物，因此具有技术意义。此外，用于确定必要模型参数和验证仿真工具的实验文献数据可用于此过程。为了考虑到工艺的复杂性，首先分别检查反应精馏和膜分离的各个工艺步骤。从现有的库中选择合适的基于物理的模型，并使其适应变化的过程条件。重点始终是单独考虑系统，过程和工厂特定的影响，以使工作结果能够从实验室转移到工业规模。除了修改现有的过程模型之外，有关各个方法的工作还包括确定必要的模型参数并基于实验文献数据验证仿真工具。为了能够设计和优化过程，通过定义传输单元将两个过程步骤分离。这样，可以分别分析各个过程步骤的过程行为，并考虑它们之间的相互作用。通过定义附加的边界条件，可以根据工艺成本来选择合适的膜材料和确定最佳的转印单元。这提供了机会，可以可靠地描述基于反应精馏和膜分离相结合的工艺，并评估其增强化学生产工艺的潜力。这项工作中概述的路径也可以转移到其他集成过程中，从而有助于化学生产过程的集约化。

著录项

  • 作者

    Bolivar Wilda;

  • 作者单位
  • 年度 2008
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