(AR) طريقة لانتاج خلات فينيل
الوصف الكامل
خلفية الإختراع
يتعلق هذا الاختراع بطريقة لانتاج خلات فينيل.
يمكن انتاج خلات الفينيل بواسطة تحويل الاثيلين إلي اسيتوكسيل (عملية اسيتوكسيلية) في طريقة مفضلة لانتاج خلات الفينيل، يدخل اثيلين، حامض خليك واكسيجين في المفاعل عن طريق مدخل. وتصل المواد المتفاعلة مع عامل حفاز محتوي علي بالليديوم ويتفاعل لينتج تيار خارج يزال من المفاعل ويبرد. ويكثف خلات الفينيل والماء وحامض الخليك الغير متفاعل في التيار الخارج ويفصل لعملية تنقية أخري وتضغط المكونات الفانية المتبقية من التيار الخارج (مثل الاثيلين)
ويزيد معدل الاسيتوكسيلية (التحويل إلي اسيتوكسيل) كلما زاد تركيز الأكسيجين في المفاعل ولكن، علي اية حال، تحدد كمية الأكسيجين التي يمكن ادخالها إلي المفاعل بواسطة حدود قابلية المخلوط المتفاعل علي الاشتعال. وتحدد حدود قابلية الأشتعال كأعلي تركيز للاكسيجين في المخلوط يفشل في البقاء علي الاحتراق. واذا زاد تركيز الأكسيجين عن حدود قابليته للاشتعال، يمكن أن يحدث
قد اتخذت عدة مراحل للتقليل من خطورة ذلك الحريق أو الانفجار إلي أدني حد. فمثلا في المفاعل ذي طبقة المهد السفلية الثابتة موضوع البراءة الأوربية رقم ٠٨٤٥٤٥٣، يراقب تركيز الأكسيجين في تركيب الغاز الداخل تماما ويظل عند أو بالقرب من قيمة البداية (عند الدخول). وتبين القيم التقريبية الرياضية المستخدمة لتحديد قيمة البداية في البراءة الأوربية ٠٨٤٥٤٥٣ والتي تدخل في هذا الوصف
كمرجع، وعندما يزيد تركيز اكسيجين البداية عن قيمة البداية هذة، فانة يتم تشغيل اشارة غلق ويطفأ التفاعل بواسطة منع دخول اكسيجين جديد إلي المفاعل
هناك مشكلة بالنسبة لهذا الترتيب تنحصر في ان تركيز الاكسيجين في المفاعل يحدد بواسطة حدود قابلية الاشتعال لمخلوط الشحنة في المدخل، بخلاف حدود قابلية الاشتعال لمخلوط التفاعل في المفاعل نفسة. وبوجه عام، يمكن السماح بتركيز أعلي من الاكسيجين في الحالة الأخيرة، وتبعا لذلك، يمكن تنشيط اشارة الغلق فور وصول تركيز الأكسجين في المفاعل إلي القيمة المثلي.
ويمكن تجنب المشكلة في المفاعل ذي طبقة المهد المائعة بواسطة ادخال اكسيجين جديد عن طريق مدخل منفصل كما ذكر في البراءة الأمريكية ٠٥٥٥٠٢٨١ ولكن هذا الترتيب غير مناسب للاجهزة ذات الطبقة السفلية الثابتة.
وقد قمنا الأن بتطوير طريقة لانتاج خلات الفينيل وفيها لايكون تركيز الأكسيجين في المفاعل غير محدد بكمية الاكسيجين الجديدة التي تدخل في المفاعل عن طريق المدخل. ويمكن تطبيق هذة الطريقة لكل من المفاعلات ذات طبقة المهد الثابتة والمائعة.
طبقا لهذا الاختراع، تعد طريقة لانتاج خلات الفينيل، وتتضمن هذة الطريقة علي المراحل التالية :
( ا) ادخال اثيلين، حامض خليك وغاز محتوي علي اكسيجين إلي مفاعل.
(ب) تفاعل الاثيلين، حامض الخليك والغاز المحتوي علي اكسيجين المذكور في وجود عامل حفاز للتحويل إلي استيوكسيل (عملية اسيتوكسيلية) في المفاعل المذكور لانتاج تيار للطريقة
(ج) استبعاد تيار الطريقة المذكور من المفاعل كتيار خارج، والحفاظ علي تركيز الأكسيجين للتيار الخارج المذكور عند أو بالقرب من حدود قابليتة للاشتعال.
وهذا الاختراع له ميزته التي تنحصر في انة بالحفاظ علي تركيز الاكسيجين في التيار الخارج عند أو بالقرب من حدود قابليتة للاشتعال، يلاحظ زيادة في انتاجية أو انتقائية (الاستجابة للتفاعل) لطريقة انتاج خلات الفينيل.
وكما سبق شرحة، تحدد قابلية الاشتعال للمخلوط كأعلي تركيز للاكسيجين في المخلوط الذي يفشل في بقاء الاحتراق. ويمكن التعبير عن هذة الحدود كدالة للضغط درجة الحرارة وتركيب المخلوط، كما ذكر في المعادلات التجربية المبينة في البراءة الاوربية ٨٤٥٤٥٣.
في هذا الطلب تشير عبارة (تيار خارج) للدلالة علي التيار الابتدائي الذي
يخرج مباشرة من المفاعل واي تيار يشتق بعد ذلك من التيار الابتدائي أو الأدنى،
فيما عدا التيار الداخل إلي المفاعل عند مدخلة. فمثلا، بعد ترك المفاعل، يمكن اعادة التيار الخارج إلي المفاعل عن طريق حلقة لاعادة الدورة متضمنا ذلك مرحلة أو عدة مراحل للتشغيل. وفي احدي مراحل التشغيل، يمكن ادخال التيار الخارج من المفاعل إلي وحدة فصل حيث تزال مكونات التيار الخارج مثل خلات الفينيل، الماء و/أو حامض الخليك الغير متفاعل. ويمكن أن تتخذ وحدة الفصل شكل من اشكال عمود أو أعمدة التقطير.
في مرحلة تشغيل أخري، يمكن ادخال بعض او كل التيار الخارج التارك لوحدة الفصل إلي ضاغط (كومبريسور أو كباس). ثم يدخل بعض من التيار الخارج الذي يترك وحدة الفصل إلي وحدة ازالة ثاني اكسيد الكربون، وهنا، يزال بعض أو كل ثاني اكسيد الكربون في تيار الخروج. ثم يعاد توجية التيار الخارج إلي الضاغط لاستكمال حلقة اعادة الدورة.
ويختلف تركيب التيار الخارج عند نقط مختلفة علي طول دائرة اعادة الدورة فمثلا، نجد أن تركيب التيار الخارج من المفاعل يمكن أن يختلف عن تركيب التيار 20 الخارج من كل من مراحل التشغيل المختلفة من دائرة اعادة الدورة او اعادة الاستعمال سويا مع التغيرات في درجة الحرارة والضغط نجد أن تلك الاختلافات في التركيب يمكن أن تسبب في تغير حدود قابلية الاشتعال للتيار الخارج عند نقط مختلفة علي طول دائرة اعادة الدورة فمثلا في احدي التجسيمات، يكون حد قابلية الاشتعال للتيار الخارج بين المفاعل ووحدة الفصل مختلف عن حد قابلية الاشتعال للتيار الخارج بين وحدة الفصل والضاغط ويمكن ايضا أن يتغيرحد قابلية الاشتعال للتيار الخارج بعد الضغط، وبالتالي، بعدما يزال ثاني اكسيد الكربون. ولتجنب
خطورة الحريق/ الانفجار، يتحتم بقاء تركيز اكسيجين التيار الخارج عند أو أقل من حد قابلية الاشتعال عند جميع النقاط علي طول دائرة اعادة الدورة.
ويمكن تصل وتشتمل حدود قابلية الاشتعال في التيار الخارج إلي 10%
اكسيجين بالحجم، فمثلا ٧ % بالحجم اكسيجين ومن المناسب أن يظل تركيز الاكسيجين في التيار الخارج عند أو أقل 10% بالحجم اكسيجين.
ويمكن ايضا ان تتضمن طريقة هذا الاختراع علي مرحلة غلق المفاعل في حالة أن تركيز الاكسيجين في التيار الخارج يزيد او من المحتمل ان يزيد عن حدود قابليته للاشتعال ولتعين ما اذا كان الغلق لازما أو غير لازم فانة يتم مراقبة تركيز اكسيجين التيار الخارج، فمثلا بواسطة كمبيوتر عند نقط مختلفة من دائرة اعادة الدورة، فمثلا في احدي التجسيمات، يراقب تركيز الاكسيجين في التيار الخارج عند اربع مراحل علي طول دائرة اعادة الدورة.
اولا: عند خروج التيار الخارج من المفاعل
ثانيا : عند خروجه من وحدة الفصل
ثالثا: عند خروجه من الضاغط
رابعا: عند خروجة من وحدة ازالة ثاني اكسيد الكربون وعندما يزيد تركيز الاكسيجين عند أي من تلك المراحل عن قيمة البداية التي تحددها حدود قابلية للاشتعال فان يتم تشغيل اشارة الغلق
في تجسيم بديل تتم مراقبة تركيز اكسيجين التيار الخارج عند مرحلة واحدة أو نقطة الترتيب (trip point) (ومعناها نقطة الغلق الاوتوماتيكي للمفاعل التي تتم بواسطة اشارة من احدي الدوائر) وعندما يزيد تركيز الاكسيجين عند هذه النقطة عن قيمة البداية التي تحددها حدود قابلية الاشتعال فانة يشغل اشارة الغلق ونظريا، يمكن أن تحدد نقطة الترتيب بانها نقطة علي طول دائرة اعادة الدورة وعندها يكون التيار الخارج عند أو اقرب إلى حدود قابليتها للاشتعال وعند التشغيل نجد أن التقلبات في درجة الحرارة، الضغط وتركيب التيار الخارج يمكن ان يسبب التيار الخارج في زيادة قابلية اشتعالة عما هي علية عند نقطة الترسيب وهذا يلزم أخذه في الاعتبار عند حساب التركيز الابتدائي للاكسيجين عند نقطة الترسيب ويمكن ان
قيمة البداية بواسطة معادلة قابلية الاشتعال كالمذكورة في البراءة الأوربية ا-0845453 (الداخلة هنا كمرجع) مع السماح بالأخطاء (فمثلا 95% من الحد الموثوق به ) بالنسبة إلي زمن الاقامة عند اخذ العينات، بالنسبة لزمن استجابة مجموعة الترسيب بالنسبة لدقة المعدات وكذلك بالنسبة للتغيرات الطبيعية في تشغيل
ومن المناسب أن تثبت قيمة البداية عند أو أقل من 10% بالحجم اكسيجين فمثلا مع حد قابلية اشتعال قدرة ٧% بالحجم يمكن تثبيت قيمة البداية 4,0% بالحجم اكسيجين، مع انه يمكن استعمال قيم اخري متوقفا هذا علي العوامل السابق ذكرها.
في احدي التجسيمات، يراقب التيار الخارج عند نقطة بين المفاعل ووحدة الفصل و تكون قيمة البداية المناسبة عند هذه النقطة ,40% بالحجم وفي تجسيمات أخري يراف التيار الخارج عند نقط أخري علي طول دائرة اعادة الدورة، فمثلا عند خروجة من وحدة الفصل و/ أو وحدة ازالة ثاني اكسيد الكربون.
ويمكن مراقبة تركيز الاكسيجين عند نقطة الترسيب باستخدام جهاز تحليل للاكسيجين فمثلا يمكن مراقبة تركيز الاكسيجين باستخدام جهاز تحليل يعمل علي قياس البارامغناطيسية (النفاذية المغناطيسية) للتيار الخارج عند خروجة من وحدة
الفصل أو وحدة استبعاد ثاني اكسيد الكربون وتشمل اجهزة التحليل هذه (مثل علي مكونات تميل إلى التأثير عكسيا بواسطة ابخرة يمكن تكثيفها درجات حرارة عالية وضغوط عالية وتبعا لذلك، لا يمكن استعمال اجهزة التحليل عند تواجد ظروف عالية الحرارة والضغط، بالقرب مثلا من مخرج المفاعل وعلية نجد انة لتحليل التيار الخارج عند خروجة من مخرج المفاعل، يجب ان يعالج التيار، فمثلا، بواسطة تبريد التيار لازالة الابخرة القابلة للتكثيف ورفع الضغط عنة.
وتركيز الاكسيجين للتيار الخارج عند خروجة من المفاعل يمكن ان يراقب بواسطة مسح الطول الموجي باستخدام مصدر ضوئي احادي اللون ويستحسن ان تجري العملية التقنية في الاشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)، مع أن الأطوال الموجية الأخري يمكن أن يستعمل (طول موجي مناسب في الاشعة تحت الحمراء القريبة مقداره 700 إلي 1000 نانومتر تقريبا، ويستحسن حوالي 760 نانومتر أي
± ٥ نانومتر) باستعمال جهاز مشتمل علي ليزر دايول مرسلة وكشاف، ويصنع جهاز مناسب تحت الاسم التجاري LaserGas عن طريق شركة Optikk A/s Norsk Electro (النرويج)
ويعتمد سبكتروسكوب الليزر الثنائي (الدايود) علي اختيار خط امتصاص واحد، ويستحسن في معدل طيفي NIR لغاز الاكسيجين. ويتحتم الاهتمام بضمان الا يكون للغازات الاخري خطوط امتصاص عند الطول الموجي المختار. وينغم تردد ليزر الدايود ليناظر خط الامتصاص الفردي للاكسيجين بواسطة ضبط درجة الحرارة وتيار ادارة الليزر. كما ان الاتساع الطيفي لليزر الدايود يكون أضيق كثيرا من الاتساع الطيفي لخط الامتصاص للاكسيجين. وعن طريق تغير تيار ليزر الدايود، يمسح الطول الموجي لليزر الدايود عبر خط الامتصاص.
كما أن جزئيات الاكسيجين في الممر الضوئي بين ليزر الدايود والكشاف تمتص ضوء الليزر المرسل، سببا في تكثيف الليزر المكتشف للتغير كدالة الطول الموجي. وعلية نجد ان الشكل والحجم المكتشف لخط الامتصاص يمكن ان يستعمل لحساب كمية الاكسيجين بين المرسل والمستقبل.
هذا مع العلم بان اجهزة التحليل Laser Gas tm سوف تسمح بدرجات حرارة تصل إلي 1000 م وضغوط تصل إلي ٢٠٤١ بار. ويمكن مراقبة تركيز الاكسيجين في الغاز داخل المفاعل. ومن المهم ان حامض الخليك والمكونات الاخري القابلة للتكثيف في تيار الغاز لايسمح لها بالتكثيف علي نوافذ الكشاف وللوصل إلي هذا يمكن تطهير النوافذ بغاز لا تتداخل مع طيف الامتصاص. ويجب اختيار طول الممر المناسب، ومن المفضل متر واحد، لضمان حساسية دقيقة للكشاف. ويمكن التوصل إلي ذلك بواسطة وضع جهاز التحليل عبر وعاء أو مجموعة مواسير/ انابيب كبيرة. وعلي البديل من ذلك يمكن ان يتم ذلك ايضا بواسطة شحن الغاز المراد مراقبتة في المركز الطولي لانبوبة بها غازات تطهير شحن وسط نقطة شحن الغاز المراقب واطراف الانبوبة بحيث ان الغاز في وسط الانبوبة، يتضمن اساسا علي الغاز المراد مراقبته وتخرج تيارات غاز التطهير عند كل طرف من اطراف الانبوبة. عندئذ
تركب نوافذ الكشاف عرضيا علي الانبوبة في المركز، في المنطقة المشتملة اساسا علي الغاز المراد مراقبته. ومن المناسب ان يستعمل الاثيلين كغاز تطهير.
ويمكن اجراء طريقة الاختراع في طبقة مهد ثابتة أو طبقة مهد مائعة. في المفاعل ذي طبقة المهد الثابتة، يدخل مخلوط الاكسيجين، حامض الخليك و الاثيلين في مفاعل الطبقة الثابتة عن طريق مدخل. وفي مفاعل الطبقة المائعة، يدخل بوجة عام الاكسيجين، الاثيلين وحامض الخليك كل علي حدة. وهذا يمنع خطورة احتراق الاثيلين و/أو حامض الخليك قبل الدخول إلي المفاعل. ثم تتصل المواد المتفاعلة مع مادة الحفز المائعة التي تخلط باستمرار مع المواد المتفاعلة لتكوين مخلوط متجانس وهذا يسمح بحدوث العملية الاسيتوكسيلية تحت ظروف متساوية الحرارة، وبذلك توزع بانتظام الحرارة المتولدة من العملية الاسيتوكسيلية خلال المفاعل وهذا يقلل من خطورة الانفجار / أو الحريق الذي يحدث خلال المفاعل وعلية نجد ان كمية الاكسيجين التي يمكن ان تستخدم في المفاعل ذي الطبقة المائعة لم تكن مقيدة بواسطة حد قابلية الاشتعال لمجموع مكونات شحنة مركبات التفاعل وذلك اذا شحن جزء علي الاقل من الاكسيجين إلي المفاعل متفصلا عن المكونات الاخري من الشحنة.
في كل من المفاعلات ذات طبقة المهد المائعة والثابتة، تضبط ظروف التفاعل لضمان ان تركيز الاكسيجين في التيار الخارج يظل عند أو بالقرب من القيمة القصوي ويمكن الوصول إلي ذلك بواسطة ضبط معدل تحويل الاكسيجين في المفاعل، ذلك الذي يعتمد بدورة علي عدد من العوامل مثل طبيعة الحفاز، درجة حرارة التفاعل، حجم المفاعل، ناتج الشحنة
ويمكن ان يتضمن العامل الحفاز موضوع الاختراع علي معدن من المجموعة الثامنة مثل البلاتين و/ أو البالليديوم. ومن المستحسن، ان يستخدم البالليديوم. ويمكن ان يتواجد المعدن بتركيز اكبر من 0,2% بالوزن، ويفضل اكبر من 0,5% بالوزن وبالاخص اكبر من ١% بالوزن معتمدا ذلك علي اساس الوزن الكلي للحفاز كما ان تركيز المعدن يمكن ان يكون عاليا يصل إلي ١٠% بالوزن وشمل المصادر
المناسبة للبالليديوم علي كلوريد البالليديوم (II)، Na2PdCl4، K2PdCl4 ،
H2PdCl4، خلات البالليديوم، نترات البالليدويوم (II) و/أو كبريتات البالليديوم (II)
وبالاضافة إلي معدن المجموعة الثامنة، يمكن أن يشتمل الحفاز علي منشط ومن امثلة المنشطات المناسبة نجد الذهب، النحاس و/أو النيكل. والمنشط المفضل هو الذهب والمصادر المناسبة للذهب تشمل كلوريد الذهب، حامض كلوروأوريك (HAuCl4)، 4NaAuCl4، KAuCl4 ، خلات ذهب ثاني المثيل، خلوأورات الباريوم، أو خلات الذهب ويفضل. + HauCl ويمكن ان يتواجد المعدن المنشط بكمية تتراوح من 0,1 إلي 10% بالوزن في الحفاز النهائي.
ومن المستحسن أن يشمل التركيب الحفاز ايضا علي مادة منشطة مصاحبه ومن المنشطات المصاحبه المناسبة نجد المجموعة الاولي، المجموعة الثانية أو اللانثانيد أو الفلزات الانتقالية، مثل النحاس، الكادسيوم، الباريوم، البوتاسيوم، الصوديوم، الحديد، المنجنيز، النيكل، الانتيموني، و/أو اللنثانم، التي تتواجد في الحفاز النهائي علي شكل أملاح، مثل ملح الخلات. والاملاح المفضلة هي خلات البوتاسيوم أو الصوديوم. ويمكن أن يتواجد المنشط المصاحب في التركيب الحفاز بتركيز يصل إلي 15% وحيث يكون الحفاز عبارة عن حفاز طبقة مهد ثابت، فانه من المفضل أن المنشط المصاحب يمكن ان يتواجد بتركيز يصل إلي ١١% بالوزن، ويستحسن ٣ إلي ٦% بالوزن من الحفاز الكلي.
ويمكن أن تدعم المادة الحفاز. ومن امثله الدعائم المناسبة للمادة الحفاز نجد السيليكا المسامية، الالومينا، سيليكا /الومينا، سيليكا /تيتانيا، تيتانيا، زيركونيا أو كربون. ومن المفضل ان تكون الدعامة عبارة عن سيليكا. ومن المناسب، ان تكون الدعامة أو الركيزة لها حجم ثقبي من 0,2 إلي 3,5 مل لكل جرام من الدعامة، مساحة سطح من ٥ إلي 800 متر مربع لكل جرام من الدعامة وكثافة ظاهرية كلية 10,3 إلي 1,5 جرام مل. ومن المناسب ان الدعامة لحفاز طبقة المهد المائعة لها توزيع حجمي للجزئيات بحيث ان 60% من الجزئيات الحفازة لها قطر للجزئيات اقل من 200 ميكرون ويستحسن علي الاقل 50% اقل من 105 ميكرون ولايزيد عن 40% من جزيئات الحفاز لها قطر اقل من 40 ميكرون.
ويمكن تحضير العامل الحفاز بواسطة اية طريقة مناسبة. فمثلا يمكن ان تتضمن المرحلة الاولي لعملية تحضير الحفاز علي شرب المادة الدعامية بمحلول الثامنة المطلوب ومعدن منشط علي شكل املاح قابلة للذوبان. ومن امثلة تلك الاملاح نجد مشتقات الهاليد القابلة للذوبان ويستحسن ان يكون محلول التشرب عبارة عن محلول مائي ويكون حجم المحلول المستعمل بحيث يناظر ما بين ٥٠، 100% من الحجم الثقبي للدعامة، ويستحسن ٠ ٥ إلي ٩٩% من الحجم الثقبي.
تجفف الدعامة المتشربة عند الضغط المحيط أو عند ضغط منخفض ومن درجة الحرارة المحيطة إلي 150 م، ويستحسن 60 إلي 120 م قبل اختزال المعادن. ولتحويل تلك المواد إلي حالة فلزية، تعالج الدعامة المشربة بعامل اختزال
مثل الاثيلين، الهيدرازين أو الفورمالدهيد أو الهيدروجين.
واذا استعمل الهيدروجين، عادة ما يكون من الضروري تسخين الحفاز إلي 100 إلي 850 م من أجل عمل الإختزال الكامل.
وبعد اجراء المراحل المذكورة من قبل، يغسل الحفاز المختزل بالماء ثم يجفف. ثم تشرب المادة الحامله المجففة بالكمية المطلوبه من المنشط المصاحب وبعد ذلك تجفف.
ويمكن أن تتغير طريقة تحضير الحفاز للوصول إلي افضل اداء للحفاز معتمدا علي زيادة ناتج وانتقائيه (مدي استجابة) خلات الفينيل إلي أقصي حد.
ويمكن أن تتناقص فاعلية الحفاز بمرور الزمن. وهذا يمكن أن يحدث كلما تناقص تركيز المنشط المصاحب المتطاير في الحفاز مع الاستعمال. وللحفاظ علي
التركيز ثابتا للمنشط المصاحب في الحفاز يمكن اضافة منشط مصاحب جديد إلي
الحفاز اثناء التفاعل. ومن المناسب أن يتم ذلك بواسطة اضافة مادة المنشط المصاحب إلي شحنة حامض الخليك السائل أو إلي حامض خليك اعادة الدورة السائلة. وعلي البديل من ذلك، يمكن ادخال منشط مصاحب اضافي علي شكل محلول (فمثلا في ماء او في حامض) بطريقة مباشرة بواسطة الرش خلال وسيلة حقن مناسبة كفوهة مثلا. وفي المفاعل ذي طبقة المهد المائعة، يمكن استبعاد المادة
الحفاز من المفاعل واستبدالها بحفاز جديد وذلك للحفاظ علي فاعلية الحفاز وتركيز الاكسيجين في التيار الخارج / المعاد دورته عند المعدلات المرغوبة.
وتجري الطريقة في مفاعل ومن المناسب أن يشغل عند درجة حرارة من 100 إلي 400 م، ويستحسن 140 - 210 م، والافضل عند 140 - 190م ويمكن أن يجري التفاعل عند ضغط ما بين 0,5 بار علي مقياس جوح، ٠ ٢ بار، ويستحسن بين ٦ بار، ٤ ١ بار علي مقياس جوج، والأحسن ما بين ٧ بار، ٢ ١بار علي مقياس جوج.
ويمكن اجراء طريقة هذا الاختراع في مفاعل قادر علي حمل 10 إلي 50 طن من الحفاز ذي طبقة المهد الثابتة أو 10 إلي 300 طن، ويستحسن من 30 إلي 150، وبالأخص 50 إلي 100 طن من الحفاز مائع طبقة المهد. ويناقش التأثير علي حجم المفاعل وعلي عملية الاسيتوكسيله في طلب البراءه الأوروبي رقم 973309554,0/ ورقم النشر ا - ٠٨٤٧٩٨٢ والتي تدخل في هذا الوصف
ويمكن أن يكون الاثيلين المستعمل في هذه الطريقة علي شكل نقي تماما أو مخلوط مع واحد او اكثر من نتروجين، ميثان، ايثان، ثاني اكسيد الكربون وماء علي شكل بخار أو واحد او اكثر من هيدروجين، الكينات بها من ٣-٤ ذرات كربون أو الكانات.
ويمكن من المناسب أن يكون الغاز المحتوي علي الاكسيجين عبارة عن هواء أو غاز أغني أو أضعف في الأكسيجين الجزيئ من الهواء. ومن المناسب، أن يكون الغاز هو اكسيجين مخفف بواسطة مخفف مناسب مدى النتروجين، الارجون أو ثاني اكسيد الكربون. ومن المستحسن أن يكون الغاز عبارة عن أكسيجين. وفي المفاعل ذي طبقة المهد المائعة، يمكن شحن جزء علي الأقل من الأكسيجين إلي المفاعل بطريقة منفصلة إلي المكونات الأخري لكي تزيد الكمية من الأكسيجين المشحون عن حدود قابليتة للاشتعال في الشحنه الكلية إلي المفاعل
ويمكن ادخال حامض الخليك إلي المفاعل كسائل او بخار. في مفاعل ذي طبقة ثابتة، ويدخل جميع حامض الخليك تماما كبخار. وفي مفاعل ذي طبقة مائعة، يمكن استخدام مخلوط من حامض خليك وسائل، ولكن يفضل حامض الخليك السائل.
ويمكن ادخال حامض خليك سائل في مفاعل مائع الطبقة السفلية بواسطة أية وسيلة حقن مدى فوهة ويمكن أن تكون فوهة رذاذ تعمل بغاز أو فوهات من نوع رش فقط للسائل. وبالاضافة إلي ذلك، يمكن ادخال حامض خليك تعاد دورته في المفاعل. ويمكن خلط حامض الخليك المعاد دورته خلطا مسبقا مع حامض الخليك الخام او يمكن ادخاله في المفاعل باستخدام وسيلة حقن منفصلة.
هذه الصور وغيرها من صور هذا الاختراع تبين الأن، علي سبيل التوضيح، بالاشارة إلي الأمثلة والرسومات المرفقه التي فيها.
شكل ١ توضيح تخطيطي لجهاز اجراء الطريقة طبقا لتجسيم أول من هذا الاختراع.
شكل ٢ توضيح تخطيطي لجهاز اجراء الطريقة طبقا لتجسيم ثاني من هذا الاختراع.
يبين شكل ١ جهاز ذي طبقة مهد مائعة لاجراء الطريقة طبقا لتجسيم من هذا الاختراع. ويشتمل الجهاز علي مفاعل 10، وحدة فصل 12، كباس أو ضاغط ١٤، ووحدة لازالة ثاني اكسيد الكربون ٦ ١. ويتضمن المفاعل 10 علي مدخلين ١٨، ٢٠ لادخال الاكسيجين وحامض الخليك السائل. كما يشتمل المفاعل ٠ ١ ايضا علي شبكة 17. ويدخل مخلوط من اثيلين جديد وغاز معاد دورتة مشتمل علي اكسيجين واثيلين غير متفاعل في المفاعل 10 خلال اللوحة الشبكة ٧ ١ عن طريق مدخل ثالث ٢ .
وعند التشغيل، يشحن المفاعل ٠ ١ بحفاز لتكوين طبقة مهد مائعة. وتدخل الشحنات في المفاعل ٠ ١ وتتصل بالحفاز لانتاج تيار مشتمل علي خلات فينيل ملء، ثاني اكسيد الكربون ومواد التفاعل الغير متفاعله. ويزال التيار من المفاعل ١٠، ويبرد ويدخل في وحدة الفصل ٢ ١ عن طريق الخط ٤ ٢. وتكثف خلات الفينيل، الماء، وحامض الخليك الغير متفاعل في التيار وتفصل لتنقية أخري، بينما تدخل المكونات الغازية الاخري إلي الضاغط ٤ ١ عن طريق الخط ٢٦. وحالما يضغط، تعاد دورة المكونات الغازية إلي المفاعل عن طريق الخط ٢٨.
ويدخل جزء من التيار في الخط ٨ ٢ إلي وحدة ازالة ثاني اكسيد الكربون 16 عن طريق الخط 30. وتعمل الوحدة 16 علي استبعاد بعض أو جميع ثاني اكسيد الكربون والغاز الخامل الذي يمكن أن يتراكم في التيار. وحال معالجته، يمر التيار خلال الخط ٣٢ وفي الخط ٢٦ لاعادة الدوره إلي المفاعل 10.
ويحفظ تركيز الاثيلين الداخل إلي المفاعل 10 عند المعدل المطلوب بواسطة ادخال اثيلين جديد في الخط ٢٨ عن طريق الخط ٣٤.
وتجري الطريقة تحت ظروف معينة بحيث يظل تركيز الاكسيجين في تيار الخطوط ٢٤، ٢٦، ٢٨، ٣٢ عند قيمة البداية تحت حدود قابلية الاشتعال.
يبين شكل ٢ جهاز ذي طبقة مهد ثابته لاجراء الطريقة طبقا لتجسيم ثان لهذا الاختراع. ويستخدم جهاز شكل ٢ مفاعل ذي طبقة مهد ثابتة ١١٠ خلاف المفاعل ذي طبقة المهد المائعة ٠ ١. وبوجه عام، يكون الجهاز المبين في شكل ٢ مماثل للجهاز المبين في شكل ١، كما أن الاجزاء المتماثة يشار اليها بارقام متماثلة. ولكن، بعكس جهاز شكل ١ ، لايدخل الاكسيجين وحامض الخليك مباشرة في المفاعل ١١٠. وبدلا من ذلك يدخل حامض الخليك في المفاعل ١١٠ علي شكل بخار باستخدام مبخر ١١٢. ويشحن حامض الخليك السائل إلي المبخر ١١٢ عن طريق الخط ١٢٠. وهناك اختلاف آخر ينحصر في ألا يشحن الاكسيجين مباشرة إلي المفاعل 110 ولكن في التيار عند النقطة "أ" عن طريق الخط ١١٨.
في الأمثلة التالية، تستخدم الافتراضات والتعاريف التالية:
١-التفاعلات الاساسية التي تحدث في المفاعل هي:
C2H4+CH3COOH+O.5O2→CH2=CHOOCCH5+H2O C2H4+3O2→2CO2+H2O
٢- يطبق القانون الامثل للغاز
٣- تحدد النسبة المئويه لتحويل الاكسيجين كنسبة مئوية كلية للاكسيجين المحول لاعطاء نواتج خلات فينيل وثاني اكسيد الكربون.
٤- تحدد انتقائية أو استجابة الاثيلين كنسبة مئوية لعدد الجزيئات الجرامية من الاثيلين المحول إلي خلات الفينيل مقسوما علي العدد الكلي للجزيئات الجراميه (المولات) من الاثيلين المحول إلي خلات الفينيل وثاني اكسيد الكربون. بمعني آخر: الانتقائية (الاستجابة للتفاعل) =100× (مولات VAM الخارجة) / (مولات VAM الخارجة +٢/١ مولات CO2 خارجة).
٥- يؤخذ حد قابلية اشتعال المخلوط في المفاعل ليكون 10 % بالحجم اكسيجين. يؤخذ حد قابلية الاشتعال في التيار الخارج كقيمة مثلي قدرها ٧% بالحجم اكسيجين. ويراقب تركيز الاكسيجين علي طول الخط 24 وتركيز البداية للاكسيجين الذي عنده يتم تشغيل اشارة الغلق يساوي ٤% بالحجم
تدخل خلات الفينيل باستخدام الجهاز المبين في شكل ٢. ويشحن المفاعل
110 بعامل حفاز لعملية الاسيتوكسيلية لتكوين طبقة ثابتة.
ويشغل المفاعل 110 عند ١٤٠ إلي 190 م، ٦ إلي ٢ ١ بار علي مقياس جوج، ومعدل تحويل اكسيجين ٠ ٧%، وانتقائية اثيلين قدرها 90%. ويظل تركيز الاكسيجين الداخل إلي المفاعل ١١٠ عند حد قابلية اشتعال قدره 10% بالحجم من الشحنات الكليه إلي المفاعل.
وتضبط ظروف المفاعل بحيث أن كمية الاكسيجين الخارجة إلي المفاعل
110 تكون 3,1% بالحجم من الحجم الكلي للغاز الخارج من المفاعل ١١٠. ويكون تركيز الاكسيجين هذا أقل كثيرا من قيمة البدايه للخط ٢٤ (4,0% بالحجم). وطبقا لذلك، لا يدخل مثال المقارنة هذا ضمن نطاق هذا الاختراع.
يحسب تركيب التيار الخارج علي اساس الافتراضات السابقة وبين النتائج في
في هذا المثال، تنتج خلات الفينيل باستخدام الجهاز المبين في شكل ١.
ويشحن المفاعل 10 بحفاز لتكوين طبقة مهد مائعة. وهذا يسمح بحدوث العملية الاسيتوكسيلية تحت ظروف متساوية الحرارة، وبذلك توزع الحرارة المتولدة بواسطة العملية الاسيتوكسيلية توزيعا منتظما خلال المفاعل. وهذا يخفض من خطورة الانفجار و/ أو الحريق الحادث خلال المفاعل. وعليه، يمكن استخدام تركيز الاكسيجين في مفاعل ذي طبقة مائعة لايقيد بواسطة حد قابلية الاشتعال لمخلوط التفاعل. وعل ذلك، يظل تركيز الاكسيجين الداخل إلي المفاعل 10 أعلي من حد قابلية الاشتعال، عند 12,7% بالحجم من الشحنات الكلية الداخلة إلي المفاعل.
يشغل المفاعل 10 عند نفس درجة الحرارة، الضغط، معدل تحويل الاكسيجين وانتقائية الاثيلين كما في المفاعل 110 من مثال المقارنه أ. في المثال الحالي، يتزايد تركيز الاكسيجين في الخط 24 إلي قيمته القصوي وقدرها 4,0% بالحجم بواسطة زيادة كمية الاكسيجين الداخلة إلي المفاعل 10.
ويحسب تركيب التيار الخارج في مثال ١ علي اساس الافتراضات السابق
ذكرها، وتبين النتائج في الجدول ١ فيما يلي
تبين مقارنة جدول أ وجدول ١ أن معدلات الانتاج الاعلي لخلات الفينيل تكون ملحوظة عندما يظل تركيز الاكسيجين الخارج من المفاعل عند قيمة البداية التي يحددها حد قابلية الاشتعال بخلاف أنها تكون اقل منه.
تكرر العملية المذكورة في مثال ١ باستثناء أن المفاعل ٠ ١ يعمل عند معدل تحويل اكسيجين قدره 60%. ويكون تركيب الشحنة الداخلة إلي المفاعل مماثل لتركيب شحنة مثال المقارنة أ. وكما يري من الجدول ب فيما يلي، يكون، معدل تحويل الاكسيجين المستخدم غير كافي لبقاء تركيز الاكسيجين في الخط ٤ ٢ عند او أقل من قيمة البداية وقدرها 4,0% بالحجم. وبدلا من ذلك، يكون تركيز الاكسيجين في الخط 24 مقداره 4,1% بالحجم، أو 0,1 % بالحجم. أعلي من قيمة البداية.
في هذا المثال، تكرر عملية مثال المقارنة ب فيما عدا أن يستبدل 2,5%
من الحفاز بحفاز جديد تحدد فاعليته بانه ضعف الحفاز الغير منشط المذكور في مثال المقارنة ب وهذا يزيد من معدل تحويل الاكسيجين إلي 61,5%، وبذلك يخفض من تركيز الاكسيجين في الخط ٤ ٢ إلي قيمة بدايته (4,0 %) .
ويحسب تركيب التيار الخارج علي اساس الافتراضات السابق ذكرها وذلك في الجدول التالي.
بمقارنة نتائج مثال المقارنه ب ومثال ٢ تبين انه بالنسبة لتركيب شحنة معينة لوحظت معدلات انتاج أعلي من خلات الفينيل عندما يظل تركيز الاكسيجين في التيار الخارج عند حد قابليته للاشتعال بخلاف أن يكون اكبر منه.