Βιολογικές Πρώτες Ύλες Οργανικών Βιομηχανιών

Transcript

1 Βιολογικές Πρώτες Ύλες Οργανικών Βιομηχανιών Ενόηηηα: Πποϊόνηα Oλοκληπωμένορ ζσεδιαζμόρ Τίηλος εργαζίας: Ηλεκηπικό οξύ Ονοματεπώνυμα φοιτητών: Αδάμηρ Γεώπγιορ, Θεοδώπος Παναγιώηηρ, Βαλιώνηη Φωηούλα, Maradshi Wisam Σχολή Χημικών Μηχανικών

2 Άδειες Χρήζης Το παπόν εκπαιδεςηικό ςλικό ςπόκειηαι ζε άδειερ σπήζηρ Creative Commons. Για εκπαιδεςηικό ςλικό, όπωρ εικόνερ, πος ςπόκειηαι ζε άλλος ηύπος άδειαρ σπήζηρ, η άδεια σπήζηρ αναθέπεηαι πηηώρ. Χρημαηοδόηηζη Το παπόν εκπαιδεςηικό ςλικό έσει αναπηςσθεί ζηα πλαίζια ηος εκπαιδεςηικού έπγος ηος διδάζκονηα. Το έπγο «Ανοικηά Ακαδημαϊκά Μαθήμαηα ζηο Πανεπιζηήμιο Αθηνών» έσει σπημαηοδοηήζει μόνο ηη αναδιαμόπθωζη ηος εκπαιδεςηικού ςλικού. Το έπγο ςλοποιείηαι ζηο πλαίζιο ηος Δπισειπηζιακού Ππογπάμμαηορ «Δκπαίδεςζη και Για Βίος Μάθηζη» και ζςγσπημαηοδοηείηαι από ηην Δςπωπαϊκή Ένωζη (Δςπωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούρ πόποςρ.

3 ΜΕΡΟΣ 1 Ο : Ηλεκτρικό οξύ

4 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Πεξηερόκελα Δζζαβςβή... 3 Παναζηεοή δθεηηνζημφ μλέμξ... 5 Ιδζυηδηεξ δθεηηνζημφ μλέμξ... 7 Πανάβςβα δθεηηνζημφ μλέμξ... 9 Δζζαβςβή Πανάβςβα δθεηηνζημφ μλέμξ πμο θαιαάκμκηαζ ιε οδνμβυκςζδ Σεηνατδνμθμονάκδ (THF) Γ-Βμοηονμθαηηυκδ (GBL) ,4 Βμοηακεδζυθδ (BDO) Πονμθζδυκεξ Πονμθζδυκδ Ν-Βζκοθμπονμθζδυκδ Ν-Μεεοθμπονμθζδυκδ Ν-Μεεοθμπονμθζδυκδ Δζηένεξ ηαζ άθαηα Αιίκεξ, αιίδζα,ζιίκεξ ηαζ ζιίδζα Πμθοιενή Παναβςβή δθεηηνζημφ μλέμξ ιε γφιςζδ Πανάνηδια Γζαθμνεηζημί ηνυπμζ παναβςβήξ δθεηηνζημφ μλέμξ Πνμηεζκυιεκμζ ηνυπμζ παναβςβήξ δθεηηνζημφ μλέμξ Πίκαηαξ ζοκεδηχκ βζα πνμζυκηα δθεηηνζημφ ηαζ άθθςκ C4 δζμλέςκ πμο πανάβμκηαζ ιε ακαβςβή ( απυδμζδ > 80%) Πίκαηαξ αλζμθυβδζδξ ζοκεδηχκ ηαζ απμδυζεςκ Βζαθζμβναθία

5 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Δηζαγωγή Σμ δθεηηνζηυ μλφ ή δζαθμνεηζηά αμοηακμδζζηυ μλφ ζφιθςκα ιε ηδ IUPAC είκαζ έκα θοζζηυ μνβακζηυ δζηαναμλοθζηυ μλφ ιε ηέζζενα άημια άκεναηα. Η θαηζκζηή μκμιαζία ημο είκαζ succinum, πμο ζδιαίκεζ ηεπνζιπάνζ ηαζ απυ ημ μπμίμ πήνε ηαζ ηδκ μκμιαζία ημο. Αηυια απακηάηε ζε πμθθά θοηζηά είδδ, ζηα πενζζζυηενα θνμφηα ηαζ θαπακζηά. Υνδζζιμπμζείηαζ ςξ πνυζεεημ ζηα ηνυθζια (Δ363), ηονίςξ ςξ αεθηζςηζηυ βεφζδξ ηαζ ςξ νοειζζηήξ μλφηδηαξ. Δίκαζ εκδζάιεζμ εκυξ ηφηθμο ιεηααμθζζιμφ ζαηπάνςκ ζε γχκηεξ μνβακζζιμφξ ιεβάθδξ αζμθμβζηήξ ζδιαζίαξ (ηφηθμξ ηζηνζημφ μλέμξ ηφηθμξ ημο Krebs), ιένμξ ηδξ δζαδζηαζίαξ ηαηά ηδκ μπμία μζ γςκηακμί μνβακζζιμί ιεηαηνέπμοκ ηδκ ηνμθή ζε εκένβεζα. To δθεηηνζηυ μλφ είκαζ έκα ζοζηαηζηυ ημο ηφηθμο ημο ηζηνζημφ μλέμξ ηαζ είκαζ ζε εέζδ κα δχζεζ 2 δθεηηνυκζα ζηδκ αθοζίδα ιεηαθμνάξ δθεηηνμκίςκ ηαηαθουιεκμ απυ ημ έκγοιμ αθοδνμβμκάζδ ημο δθεηηνζημφ (ή ζοβηνυηδια ΙΙ ημο ιζημπμκδνζαημφ ETC) ζφιθςκα ιε ηδκ ακηίδναζδ: Ηθεηηνζηυ μλφ + FAD θμοιανζηυ μλφ + FADH 2. Ιζημνζηά ημ δθεηηνζηυ μλφ ημ παναθαιαάκμοιε απυ ημ ηεπνζιπάνζ ιέζς ιίαξ δζενβαζίαξ πμο πενζθαιαάκεζ ηδκ ημκζμπμίδζδξ ημο ηεπνζιπανζμφ ηαζ απυζηαλδξ πνδζζιμπμζχκηαξ έκα θμοηνυ άιιμ. 3

6 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Σμ δθεηηνζηυ μλφ πνδζζιμπμζήεδηε εονφηαηα ζηδκ Δονχπδ ςξ θοζζηυ ακηζαζμηζηυ βζα πμθθμφξ αζχκεξ ηαζ ζδζαίηενα ηδκ πενίμδμ ημο Μεζαίςκα πνδζζιμπμζήεδηε ςξ υπθμ εκακηίμκ ηςκ θμζιχκ πμο ιάζηζγακ ηδκ πενζμπή. Σζξ δεηαεηίεξ ημο 1930 ηαζ 1940, Δονςπαίμζ αζμπδιζημί ακαηάθορακ υηζ ημ δθεηηνζηυ μλφ πανάβεηαζ ζηα ηφηηανα ημο ζχιαημξ ηαζ ζοιιεηέπεζ ςξ εκδζάιεζμ πνμσυκ ζημ ηφηθμ ημο ηζηνζημφ μλέμξ ηαηά ημκ μπμίμ μζ γςκηακμί μνβακζζιμί ιεηαηνέπμοκ ηδκ ηνμθή ζε εκένβεζα. ηζξ ιένεξ ιαξ ημ δθεηηνζηυ μλφ εεςνείηαζ πνάζζκδ πδβή παναβςβή πεηνμπδιζηχκ μοζζχκ ηαζ μζ ηεπκζηέξ παναβςβήξ ημο ηυζμ αζμθμβζηά υζμ ηαζ πεηνμπδιζηά έπμοκ ακαπηοπεεί αζμιδπακζηά ζε πμθφ ιεβάθμ ααειυ. Η παβηυζιζα παναβςβή οπμθμβίγεηαζ ζε έςξ ηυκμοξ εηδζίςξ, ιε εηήζζμ νοειυ ακάπηολδξ 10% εκχ δ ηζιή ημο ακένπεηαζ ζηα 5,9 δμθάνζα ακά 9 ηζθά δθεηηνζημφ μλέμξ. Η πνήζδ ημο έπεζ ιεβάθδ ειαέθεζα εηηυξ απυ ααζζηυ ακηζδνχκ βζα ηδκ παναβςβή πμθθχκ μοζζχκ (πνχιαηα, ανχιαηα, θςημβναθζηά πδιζηά, αθηοδζηέξ νδηίκεξ ηαζ πθαζηζημπμζδηέξ) πνδζζιμπμζείηαζ ζηα ηνυθζια, ηονίςξ ςξ βθοηακηζηή μοζία αθθά ηαζ ςξ αεθηζςηζηυ βεφζδξ ηαζ ςξ νοειζζηήξ μλφηδηαξ. Σα ηεθεοηαία πνυκζα αολάκεηαζ δ πνήζδ ημο βζα εεναπεοηζημφξ ζημπμφξ ςξ ακηζαζμηζηυ ηαζ ακηζμλεζδςηζηυ βζα ηδκ ηαηαπμθέιδζδ ηςκ ημλζηχκ εθεφεενςκ νζγχκ. 4

7 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Παξαζθεπή ειεθηξηθνύ νμένο Σμ δθεηηνζηυ μλφ ηαηά πανάδμζδ πανάβεηαζ απυ ηδκ οδνμβυκςζδ ημο θμοιανζηυ μλέμξ ή ημο μπηζηά ζζμιενέξ ημο ιδθεσκζηυ μλφ. Σμ θμοιανζηυ μλφ πνδζζιμπμζείηαζ ςξ πνχηδ φθδ ζηδ αζμιδπακία πμθοιενχκ ηαζ δ αφλδζδ ημο ηυζημοξ ημο πεηνεθαίμο ιε αάζδ ημ θμοιανζηυ μλφ δζεβείνμοκ ημ εκδζαθένμκ ζε δζαδζηαζίεξ γφιςζδξ βζα ηδκ παναβςβή αοηήξ ηδξ έκςζδξ απυ ακακεχζζιεξ πδβέξ. Η πδιζηή παναζηεοή, απμδυζεςξ 112% w/w, ημο θμοιανζηυ μλφ βίκεηαζ απυ ηδκ οδνυθοζδ ημο ιδθεσκζημφ ακοδνίηδ εκχ δ αζμθμβζηή παναβςβή ημο ιέζς ηδξ γφιςζδξ ηδξ βθοηυγδξ, ιε ααειυ απυδμζδξ 85% w / w, ιε ηδκ ηεθεοηαία πνχηδ φθδ είκαζ ηνεζξ θμνέξ θεδκυηενδ. Συζμ ημ θμοιανζηυ υζμ ηαζ ημ δθεηηνζηυ μλφ ιπμνμφκ κα παναπεμφκ ιε αζμθμβζηυ ηνυπμ, ιε ημ πνχημ κα πνεζάγεηαζ ιία πεναζηένς δζαδζηαζία αοηήξ ηδξ οδνμβυκςζδξ ημο θμοιανζημφ μλέμξ. Γφμ ιζηνμμνβακζζιμί μζ μπμίμζ πανάβμοκ ημ δθεηηνζηυ μλφ είκαζ ημ Actinobacillus ηαζ ημ Mannheimia Succinicipducems MBEL55E ηαζ μζ δφμ ιζηνμμνβακζζιμί πανμοζία δζμλεζδίμο ημο άκεναηα. Ακηζεέηςξ ημ θμοιανζηυ μλφ πανάβεηαζ απυ ηδκ μζημβέκεζα ιζηνμμνβακζζιχκ Rhizopus ιε ιεβαθφηενδ απυδμζδ αοηχκ ηςκ arrhinus ηαζ orgzae. Οζ αζμθμβζημί ηνυπμζ ακαπηφπεδηακ πνζκ απυ ηδκ πεηνμπδιζηή παναβςβή ημο δθεηηνζημφ ηαζ ημο θμοιανζημφ μλέμξ ηαζ ημ εκδζαθένμκ επακήθεε πάθζ θυβμ ηδξ πνχηδξ φθδξ απυ πεηνμπδιζηήξ πθεονάξ. Ο ααζζηυξ πεηνμπδιζηυξ ηνυπμξ παναβςβήξ δθεηηνζημφ μλέμξ έπεζ ςξ πνχηδ φθδ ημ η-αμοηάκζμ. Σμ αμοηάκζμ παναθαιαάκεηαζ απυ ηδκ αηιμζθαζνζηή απυζηαλδ ημο ανβμφ πεηνεθαίμο ζε δφμ ζζμιενή ημ η- αμοηάκζμ ηαζ ημ ζζμαμοηάκζμ. Σα δφμ ζζμιενή δζαπςνίγμκηαζ ιε απυζηαλδ ζε πίεζδ ιεβαθφηενδ ηδξ αηιμζθαζνζηή χζηε κα οπάνλεζ ζηακμπμζδηζηή δζαθμνά εενιμηναζίαξ. ηδ ζοκέπεζα αθμφ παναθάαμοιε ημ η-αμοηάκζμ εα μλεζδςεεί πανμοζία ηαηαθφηδ ιε αάζδ ημ Βακάδζμ ηαζ ηα μλείδζα ημο Φςζθυνμο ηαζ πανάβμκηαξ ιδθεσκζηυ ακοδνίηδ. Πνέπεζ κα ζδιεζςεεί πςξ μ ιδθεσκζηυξ ακοδνίηδξ ανπζηά παναβυηακ απυ ηδκ εηενμβεκή ηαηαθοηζηή μλείδςζδ ηςκ αηιχκ αεκγμθίμο ή απυ άθθεξ ανςιαηζηέξ εκχζεζξ. Απυ ημ 2006 ιυκμ έκαξ ιζηνυξ ανζειυξ εβηαηαζηάζεςκ ζοκεπίγμοκ κα πνδζζιμπμζμφκ αεκγυθζμ. Λυβς ηςκ ορδθχκ ηζιχκ ημο αεκγμθίμο, ζήιενα μζ πενζζζυηενεξ εβηαηαζηάζεζξ ιδθεσκζημφ ακοδνίηδ πνδζζιμπμζμφκ ημ η-αμοηάκζμ ή ημ η-πεκηάκζμ ςξ πνχηδ φθδ ηνμθμδμζίαξ. Ο ιδθεσκζηυξ ακοδνίηδξ ζηδ ζοκέπεζα εα οδνμθοεεί ηαζ εα παναπεεί ιδθεσκζηυ μλφ. Σμ ιδθεσκζηυ μλφ εα ιεηαηναπεί ζημ μπηζηά ζζμιενέξ ημο θμοιανζηυ μλφ δδιζμονβχκηαξ έηζζ έκα δζάθοια ανβμφ θμοιανζημφ μλέμξ, ιε εενιζηή ή ηαηαθοηζηή δζενβαζία (ηαηαθφηδξ ακυνβακα μλέα, 5

8 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ οπενμλφ εκχζεζξ, εεζμονία). Σμ θμοιανζηυ μλφ δζαπςνίγεηαζ απυ ημ δζάθοια ιε κενυ, ιζα ηαζ δ δζαθοηυηδηα ημο ζημ κενυ είκαζ πμθφ ιζηνή ηαζ ηνοζηαθθχκεηαζ. Παν υθμ πμο ηαζ ημ ιδθεσκζηυ μλφ ιπμνεί κα ιεηαηναπεί ζε δθεηηνζηυ μλφ πνμηζιάηε ημ θμοιανζηυ μλφ βζαηί ημ ιδθεσκζηυ μλφ είκαζ θζβυηενμ ζηαεενυ, αθμφ πάκεζ εφημθα ιε εένιακζδ ηδκ οβναζία ημο ιεηαηνεπυιεκμ ζε ακοδνίηδ. Αηυια ημ ιδθεσκζηυ μλφ είκαζ πζμ δζαθοηυ ζημ κενυ, απυ ημ θμοιανζηυ μλφ, αοηυ ιπμνεί κα ελδβδεεί θυβς ηςκ εκδμιμνζαηχκ δεζιχκ οδνμβυκμο πμο θαιαάκεζ πχνα ζε ιδθεσκζηυ μλφ ζε αάνμξ ηδξ δζαιμνζαηέξ αθθδθεπζδνάζεζξ, ηαζ υηζ δεκ είκαζ δοκαηυκ ζημ θμοιανζηυ μλφ βζα βεςιεηνζημφξ θυβμοξ. Σμ θμοιανζηυ μλφ αθμφ ζοθθεπεεί ιεηά ηδκ ηνοζηάθθςζδ οθίζηακηαζ ηδ δζαδζηαζία ηδξ οδνμβυκςζδξ πανμοζία ηαηαθφηδ ιε αάζδ παθθάδζμ ηαζ άκεναηα ηαζ δζάθοια αζεακυθδ. Μεβάθδ απυδμζδ ηδξ ακηίδναζδξ πναβιαημπμζείηαζ ηαζ ιε ημκ ηαηαθφηδ bis dimethylglyximoto Cobalt II. Παναηάης ακαβνάθμκηαζ ηα ζηάδζα ηδξ ακηίδναζδξ: Βήια 1 μ Βήια 2 μ Βήια 3 μ Βήια 4 μ Βήια 5 μ 6

9 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Ιδηόηεηεο ειεθηξηθνύ νμένο Σμ δθεηηνζηυ μλφ ή δζαθμνεηζηά αμοηακμδζζηυ μλφ είκαζ έκα θοζζηυ μνβακζηυ δζηαναμλοθζηυ μλφ ιε ηέζζενα άημια άκεναηα. Σα ηαναμλοθζηά μλέα ηαηαθαιαάκμοκ ηεκηνζηή εέζδ ιεηαλφ ηςκ άηοθμ παναβχβςκ. Όπζ ιυκμ απμηεθμφκ ηα ίδζα ζδιακηζηέξ μνβακζηέξ εκχζεζξ, αθθά πνδζζιεφμοκ επίζδξ ςξ πνυδνμιεξ εκχζεζξ βζα ηδκ Παναζηεοή παναβχβςκ, υπςξ μζ εζηένεξ ηαζ ηα αιίδζα. Δπεζδή δ θεζημονβζηή μιάδα ημο ηαναμλοθζημφ ζοκδέεηαζ απυ δμιζηήξ άπμρδξ ηυζμ ιε ηζξ ηεηυκεξ υζμ ηαζ ιε ηζξ αθημυθεξ, εα ακαιέκαιε κα ειθακίγμοκ ηάπμζεξ πανυιμζεξ ζδζυηδηεξ ηαζ ιε ηζξ αοηέξ μιυθμβεξ ζεζνέξ. Όπςξ ζηζξ ηεηυκεξ, μ ηαναμλοθζηυξ άκεναηαξ έπεζ οανζδζζιυ sp 2 ηαζ ζοκεπχξ μζ ηαναμλοθζηέξ μιάδεξ είκαζ επίπεδεξ ιε βςκίεξ δεζιχκ C-C-O ηαζ O-C-O πενίπμο 120 μ. Σμ δθεηηνζηυ μλφ απμηεθείηαζ απυ δφμ ηαναμλοθζηά μλέα έηζζ μζ ζδζυηδηεξ ηςκ μνβακζηχκ μλέςκ ιε έκα ηαναμλφθζμ εα ιπμνμφκ κα ελδβήζμοκ ηζξ παναηάης ζδζυηδηεξ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ. Όπςξ μζ αθημυθεξ, ηα ηαναμλοθζηά μλέα ζοκδέμκηαζ ζζπονά ιεηαλφ ημοξ, θυβς ηςκ δεζιχκ οδνμβυκμο. Σα πενζζζυηενα ηαναμλοθζηά μλέα απακημφκ ςξ ηοηθζηά δζιενή πμο ζοκδέμκηαζ ιεηαλφ ημοξ ιε δφμ δεζιμφξ οδνμβυκμο. Σμ δθεηηνζηυ μλφ ακαπηφζζεζ δεζιμφξ οδνμβυκμο ηαζ ζηα δφμ άηνα ημο ιε απμηέθεζια κα ζπδιαηίγεζ έκα n-ιενή ηαζ ημ απμηέθεζια ηςκ δεζιχκ αοηχκ είκαζ κα δίκεζ ζηδκ πδιζηή μοζία, ζε ζοκεήηεξ πενζαάθθμκημξ, ιία άπνςιδ ςξ θεοηή ηνοζηαθθζηή δμιή ιε δείηηδ δζάεθαζδξ 1,405. Αοημί μζ ζζπονμί δεζιμί οδνμβυκμο έπμοκ ζδιακηζηή επίδναζδ ζηα ζδιεία γέζεςξ ηςκ ηαναμλοθζηχκ μλέςκ. Έηζζ ημ δθεηηνζηυ μλφ ιε ηα δφμ ηαναμλοθζηά μλέα ημο έπεζ ζδιείμ ηήλδξ ζημοξ 184 μ C ηαζ ζδιείμ αναζιμφ 235 μ C. Σα πενζζζυηενα ηαναμλοθζηά μλέα έπμοκ Κ a ημκηά ζημ Αοηυ ζδιαίκεζ πςξ ζε 0,1Μ δζάθοια ιυκμ ημ 0,1% πενίπμο έπεζ οπμζηεί 7

10 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ δζάζηαζδ πνάβια πμο ηα ηάκεζ αζεεκή μλέα. Γζ αοηυ ημ θυβμ ηαζ ημ δθεηηνζηυ μλφ ακήηεζ ζηα αζεεκή μλέα ιε pk a1 =4,2 δδθαδή Κ a = 6,31*10-5 ηαζ pk a2 =5,6 δδθαδή Κ a = 6,31*10-5. Ακ ηαζ αζεεκή μλέα δζίζηακηαζ πενζζζυηενμ απυ αθημυθεξ θυβμ ηδξ φπανλδξ ηςκ δφμ δθεηηνμανκδηζηχκ αηυιςκ μλοβυκμο. Παν υθα αοηά δεκ ηα ηαεζζηά ζηαεενά ζε ιμνθή ακζυκηςκ. Όζμκ αθμνά ηδκ δζαθοηυηδηα ημο δθεηηνζημφ μλέμξ ζημ κενυ είκαζ 58gr/L ζημοξ 20 μ C, θυβς φπανλδξ ηςκ δεζιχκ οδνμβυκμο ημο ιμνίμο ιε ημ κενυ. Σα μνβακζηά μλέα ιε θζβυηενμ απυ 6 άημια άκεναηα είκαζ δζαθοηά ζημ κενυ, εκχ υθα ηα μνβακζηά άθαηά ημοξ ιε κάηνζμ δ ηάθζμ, ακελανηήηςξ ημο ανζειμφ ηςκ αηυιςκ άκεναηα, είκαζ δζαθοηά ζημ κενυ θυβς ζμκηζηήξ θφζεςξ. Αηυια ημ δθεηηνζηυ μλφ δζαθφεηαζ θίβμ ζε αζεακυθδ, αζεένα, αηεηυκδ ηαζ βθοηενίκδ, εκχ δεκ δζαθφεηαζ ζε αεκγυθζμ, ζμοθθίδζμ ημο άκεναηα, ηεηναπθςνάκεναηα ηαζ αζεένα πεηνεθαίμο. Άθθεξ ααζζηέξ ζδζυηδηεξ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ είκαζ ημ ιμνζαηυ αάνμξ ημο, Μ r =118,09gr/mol, δ ποηκυηδηα ημο, ν=1,56gr/cm 3, είκαζ άμζιμ ηαζ έπεζ αοηακάθθελδ ζημοξ 630 μ C. Απυ πδιζηήξ άπμρδξ ηα ηαναμκοθζηά μλέα έπμοκ ιεβάθεξ ηαηδβμνίεξ παναβχβςκ. Μπμνμφκ κα ζπδιαηίζμοκ ακζυκηα ηα μπμία απμηεθμφκ ηαθά πονδκυθζθα ζε δνάζεζξ S N 2. Αηυια πνμζαάθθμκηαζ απυ πονδκυθζθα ζημκ ηαναμκοθζηυ άκεναηα αθθά ηαζ απυ άθθεξ ακηζδνάζεζξ, μζ μπμίεξ ιενζηέξ είκαζ δ άθθα οπμηαηάζηαζδ ηαζ δ ακαβςβή. Γεκζηά ηα πανάβςβα ηςκ ηαναμλοθζηχκ μλέςκ είκαζ πάνα πμθθά. Λίβα απυ ηα ααζζηά είδδ παναβχβςκ είκαζ ηα αθμβμκίδζα μλέςκ, ακοδνίηεξ μλέςκ, ηα αιίδζα, μζ εζηένεξ ηαζ ηα κζηνίθζα, ιε ηενάζηζα ζδιαζία βζα ημ δθεηηνζηυ μλφ αοηέξ ημο ζπδιαηζζιμφ ακοδνίηδ ηαζ ημο εζηένα. Δπεζδή ημ ιυνζμ απμηεθείηαζ απυ δφμ ηαναμλοθζηά μλέα ζηα άηνα ημο ιπμνεί εφημθα κα ζπδιαηίζεζ ημκ ακοδνίηδ ημο, δθεηηνζηυξ ακοδνίηδξ, ηαζ ιπμνεί κα ζπδιαηίζεζ πμθοιενή ιε εζηενζημφξ δεζιμφξ υηακ ακηζδνάζεζ ιε ιία δζυθδ. Ο πμθοιενζζιυξ ημο είκαζ ζηαδζαηή ακάπηολδξ, δζυηζ ηάεε δεζιυξ ημο πμθοιενμφξ ζπδιαηίγεηαζ ακελάνηδηα απυ ημοξ άθθμοξ. 8

11 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Παξάγωγα ειεθηξηθνύ νμένο Δηζαγωγή: Πνυζθαηα ημ δθεηηνζηυ μλφ, έπεζ θάαεζ ιεβάθδ πνμζμπή ζε δδιμζζεφζεζξ ηαζ άνενα, ζηα μπμία ζογδηείηαζ δ πνμμπηζηή βζα πνήζδ ακακεχζζιςκ πυνςκ βζα ηδκ παναζηεοή πδιζηχκ μοζζχκ πμο απμηεθμφκ πνχηεξ φθεξ βζα πμθθέξ αζμιδπακίεξ. Τπάνπμοκ δζάθμνα πανάβςβα πμο έπμοκ ιεβάθεξ πζεακυηδηεξ παναζηεοήξ ημοξ ιε πνχηδ φθδ ημ δθεηηνζηυ μλφ ηαζ ηάπμζα απυ αοηά είκαζ δ Σεηναοδνμθμονάκδ (THF), δ β-βμοηονμθαηηυκδ (GBL), Βμοηακεδζυθδ, δζάθμνεξ πονμθζδυκεξ ηαεχξ ηαζ εζηενζηά ηαζ άθαηα ημο δθεηηνζημφ μλέμξ πμο έπμοκ πμθθέξ εθανιμβέξ ηαζ πνδζζιμπμζμφκηαζ βζα πεναζηένς ιεηαηνμπέξ. Αηυιδ επζθακεζμδναζηζηέξ μοζίεξ ηαζ πμθοιενή πμο ααζίγμκηαζ ζημ δθεηηνζηυ μλφ πανάβμκηαζ ζε ιεβάθεξ πμζυηδηεξ. 9

12 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ 1. Παξάγωγα ειεθηξηθνύ νμένο πνπ ιακβάλνληαη κε πδξνγόλωζε Σμ δθεηηνζηυ μλφ απμηεθεί πμθφ ζδιακηζηή έκςζδ ηαζ δ αβμνά ηςκ παναβχβςκ ημο έπεζ δοκαιζηυ πμο οπμθμβίγεηαζ ζημοξ 270 ηζθμηυκμοξ ημ πνυκμ. Μζα ιεβάθδ μιάδα εκχζεςκ πμο πανάβμκηαζ ιε οδνμβυκςζδ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ, απμηεθείηαζ απυ μοζίεξ υπςξ δ Σεηνατδνμθμονάκδ (THF), δ β-βμοηονμθαηηυκδ (GBL), Βμοηακεδζυθδ ηαζ ανίζημοκ εονεία εθανιμβή ζηδκ πδιζηή, βεςνβζηή, ηθςζημτθακημονβζηή, θανιαηεοηζηή ηαεχξ ηαζ ζηδκ αζμιδπακία ηνμθίιςκ. 1.1 Τεηξαϋδξνθνπξάλε (THF) Η Σεηνατδνμθμονάκδ είκαζ έκαξ εονέςξ πνδζζιμπμζμφιεκμξ δζαθφηδξ πμθοιενχκ ηαζ νδηζκχκ ηαζ είκαζ πνυδνμιμξ πμθθχκ πδιζηχκ ζοκεέζεςκ υπςξ βζα πανάδεζβια ηδκ ζφκεεζδ ηδξ Πμθοηεηναιεεοθεκζηήξ εζηενζηήξ βθοηυθδξ (PΣMEG) πμο πνδζζιμπμζείηαζ ζηδκ παναβςβή πμθομονεεακζηχκ πμθοιενχκ (Spandex). Πενίπμο δζαηυζζεξ πζθζάδεξ ηυκμζ πανάβμκηαζ εηδζίςξ. Δπίζδξ ανίζηεζ εθανιμβή ζηδκ παναβςβή εθαζηζηχκ, ζεθθμθάκ, ιαβκδηζηχκ ηαζκζχκ ηαζ ιεθάκζα εηηοπςηχκ. Χεκηθή ζύλζεζε 10

13 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Σρνιηαζκόο αληίδξαζεο ηδκ πζo πάκς ακηίδναζδ ζπδιαηίγμκηαζ παναπνμσυκηα πμο είκαζ ημ πνμπάκζμ,ιεεάκζμ, κ-αμοηάκζμ,πνμπακυθδ,κ-πνμπακυθδ. Μεηά απυ δζαπςνζζιυ ηςκ εκδζάιεζςκ πμο είκαζ ημ GBL ηαζ ημ BDO ηαεχξ ηαζ ηςκ αθημμθχκ ηαζ ηςκ αθηακίςκ παίνκμοιε THF ιε κενυ ςξ αγευηνμπμ ιίβια πμο δζαπςνίγεηαζ ηαζ παίνκμοιε 99.7% THF ηαηά αάνμξ. 1.2 Γ-Βνπηπξνιαθηόλε (GBL) Η β-βμοηονμθαηηυκδ πνδζζιμπμζείηαζ ςξ δζαθοηήξ πμθοιενχκ ηαζ αθημμθχκ, πδιζηυ εκδζάιεζμ, πνχηδ φθδ ζε θάνιαηα ηαζ ςξ ζοζηαηζηυ γζγακζμηηυκςκ,θανιάηςκ ηαζ πνυζεεηα ζε εθαζηζηά. Χεκηθή ζύλζεζε Σρνιηαζκόο αληίδξαζεο ημ πνχημ ζηάδζμ ζοιποηκχκμοιε ημ δθεηηνζηυ μλφ ηαζ πανάβμοιε ημκ δθεηηνζηυ ακοδνίηδ ιε αθαίνεζδ κενμφ ζηζξ πζμ πάκς ζοκεήηεξ. ηδ ζοκέπεζα οδνμβμκχκμοιε ημ δθεηηνζηυ ακοδνίηδ ζηζξ πζμ πάκς ζοκεήηεξ ηαζ πανάβμοιε ηδκ β-βμοηονμθαηηυκδ. Η απυδμζδ ηδξ πζμ πάκς ακηίδναζδξ είκαζ 100% ,4 Βνπηαλεδηόιε (BDO) Η 1,4 Βμοηακεδζυθδ (BDO) απμηεθεί πνχηδ φθδ βζα πμθθέξ πδιζηέξ ζοκεέζεζξ,ζοιπενζθαιαακμιέκμο ηςκ polybutylene terephthalate (PBΣ) ηαζ polybutylene succinate (PBS) νδηζκχκ, πμο πνδζζιμπμζμφκηαζ ζηδκ ζφκεεζδ οιεκίςκ, ζκχκ ηαζ πθαζηζηά. Χεκηθή ζύλζεζε 11

14 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Σρνιηαζκόο αληίδξαζεο ημ πνχημ ζηάδζμ ζοιποηκχκμοιε ημ δθεηηνζηυ μλφ ηαζ πανάβμοιε ημκ δθεηηνζηυ ακοδνίηδ ιε αθαίνεζδ κενμφ ζηζξ πζμ πάκς ζοκεήηεξ. ημ δεφηενμ ζηάδζμ οδνμβμκχκμοιε ημκ ακοδνίηδ ζηζξ ζοκεήηεξ ηαζ ηαηαθφηεξ πμο αθέπμοιε ζημ ζπεδζάβναιια πζμ πάκς, ηαζ πανάβμοιε ημ BDO ιε ααειυ απυδμζδξ 80%. ηαζ πνυκμ μθμηθήνςζδξ ηδξ ακηίδναζδξ απυ 2 έςξ 5 χνεξ. 2. Ππξνιηδόλεο Οζ Πονμθζδυκεξ είκαζ ιζα ζδιακηζηή μιάδα πδιζηχκ εκχζεςκ πμο ιπμνμφκ κα παναπεμφκ απυ ημ δθεηηνζηυ μλφ. Δίκαζ πμθφ ηαθμί δζαθφηεξ,οβνμί ζε παιδθέξ εενιμηναζίεξ ηαζ πνδζζιμπμζμφκηαζ ζε εθανιμβέξ πμο έπμοκ κα ηάκμοκ ιε ηαεανζζιυ ηαζ εηπφθζζδ. Δπίζδξ πνδζζιμπμζμφκηαζ ςξ πνχηεξ φθεξ βζα δζάθμνεξ πδιζηέξ ιεηαηνμπέξ, ζηδκ θανιαημαζμιδπακία ηαζ ζηδκ αζμιδπακία ηνμθίιςκ. Μενζηέξ πμθφ ζδιακηζηέξ εκχζεζξ πμο ακήημοκ ζε αοηή ηδκ μιάδα είκαζ δ 2- Πονμθζδυκδ, δ Ν-Βζκοθμπονμθζδυκδ (NVP) ηαζ δ Ν-Μεεοθμπονμθζδυκδ (ΝΜP) Ππξνιηδόλε Η 2-Πονμθζδυκδ είκαζ έκαξ ζδιακηζηυξ δζαθφηδξ, εηποθζζηήξ ηαζ απμηεθεί πνχηδ φθδ βζα ηδκ παναβςβή, πμθθχκ θανιαηεοηζηχκ μοζζχκ υπςξ κημπαιζκενβζηχκ, ακηζαζμηζηχκ ηαζ ηδξ Ν-Βζκοθμπονμθζδυκδ (NVP). Χεκηθή ζύλζεζε Σρνιηαζκόο αληίδξαζεο ηδκ πζμ πάκς ακηίδναζδ ημ GBL ακηζδνά ιε αιιςκία ζε ζοκεήηεξ ηαζ ηαηαθφηεξ πμο αθέπμοιε ζημ ζπεδζάβναιια ηαζ μ πνυκμξ μθμηθήνςζδξ ηδξ ακηίδναζδξ είκαζ ιία χνα ιε ααειυ απυδμζδξ 90% 12

15 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ 2.2 Ν-Βηλπινππξνιηδόλε Η Ν-Βζκοθμπονμθζδυκδ είκαζ ηανηζκμβυκα μοζία ηαζ δ ζφκεεζδ ηδξ απαζηεί ηδ θήρδ μοζζαζηζηχκ ιέηνςκ αζθάθεζαξ ηαζ οβζεζκήξ. Σα πανάβςβα ηδξ είκαζ ααθααή ηαζ είκαζ πνήζζια ζε πμθθέξ δζενβαζίεξ. Υνδζζιμπμζείηαζ ςξ ιμκμιενέξ βζα ηδκ ζφκεεζδ πμθοαζκοθμπονμθζδμκχκ υπςξ (polyvinylpyrrolidone PVP, crosspolymerized PVP polyvinylpolypyrrolidone PVPP), αζκοθμπονμθζδμκχκ- αζκοθζεζηενζηχκ ζοιπμθοιενχκ ηαζ άθθςκ ζδιακηζηχκ πμθοιενχκ. Οζ πζμ πνυζθαηεξ πνήζεζξ ημο PVP ςξ αζθαθέξ ηαζ αζμζοιααηή πνχηδ φθδ είκαζ ζηδ θανιαημαζμιδπακία, ζηδ αζμιδπακία ηνμθίιςκ ηαζ ηαθθοκηζηχκ. Χεκηθή ζύλζεζε Σρνιηαζκόο αληίδξαζεο ηδκ πζμ πάκς ακηίδναζδ, ακηζδνά δ 2-πονμθζδυκδ ιε αηεηοθέκζμ ζε ζοκεήηεξ ηαζ ηαηαθφηεξ πμο αθέπμοιε ζημ πζμ πάκς ζπεδζάβναιια. Η ακηίδναζδ αοηή είκαζ βκςζηή ςξ δζενβαζία ημο Reppe (Reppe process) ηαζ μζ ιεβαθφηενεξ πδιζηέξ αζμιδπακίεξ πνδζζιμπμζμφκ ζηδκ παναβςβή ηδξ 2-πονμθζδυκδξ ιζα ηνμπμπμζδιέκδ ιμνθή ηδξ. Πανυθα αοηά ημ αηεηοθέκζμ είκαζ αηνζαυ ζακ πνχηδ φθδ ηαζ εηνδηηζηυ ηαζ βζα αοηυ ημ θυβμ απαζημφκηαζ ιέηνα αζθαθείαξ ζηδ πνήζδ ημο. 2.3 Ν-Μεζπινππξνιηδόλε Η Ν-Μεεοθμπονμθζδυκδ είκαζ έκαξ ζζπονυξ απνςηζηυξ δζαθφηδξ πμο πνδζζιμπμζείηαζ ζηδκ ζφκεεζδ πμθοιενχκ, ζηδκ παναβςβή δζαθυνςκ νδηζκχκ ηαζ ζκχκ ηαεχξ ηαζ ζηδκ ζφκεεζδ δζαθυνςκ μνβακζηχκ εκχζεςκ. Δπίζδξ είκαζ πμθφ ζδιακηζηή βζαηί πνδζζιμπμζείηαζ, ζηδκ ακάηηδζδ αηεηοθεκίμο ηαζ αμοηαδζεκίμο, λήνακζδ αένζςκ νεοιάηςκ ηαζ απμβφικςζδ εεσηχκ εκχζεςκ απυ ηα αένζα νεφιαηα ηςκ δζοθζζηδνίςκ. Αηυιδ πνδζζιμπμζείηαζ ζηδκ θανιαημαζμιδπακία ςξ εκζζποηήξ 13

16 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ δζαπεναηυηδηαξ ηαζ ζοκ-επζθακεζαδναζηζηυ ζε ιζηνμβαθαηηχιαηα πάνδ ζηζξ αιθίθοθεξ ζδζυηδηεξ ημο. Χεκηθή ζύλζεζε Σρνιηαζκόο αληίδξαζεο Η πζμ πάκς ακηίδναζδ απμηεθείηαζ απυ ηνία ζοκεπυιεκα ζηάδζα. ημ πνχημ ζηάδζμ δ εενιμηναζία ηοιαίκεηαζ απυ ημοξ ααειμφξ ηεθζίμο ηαζ μ πνυκμξ παναιμκήξ ηςκ ακηζδνχκηςκ ηοιαίκεηαζ ιεηαλφ 5-30 θεπηά. ημ δεφηενμ ζηάδζμ δ εενιμηναζία ηοιαίκεηαζ απυ ημοξ ααειμφξ ηεθζίμο ηαζ μ πνυκμξ παναιμκήξ ηςκ ακηζδνχκηςκ ηοιαίκεηαζ ιεηαλφ 1-3 ςνχκ. ημ ηνίημ ζηάδζμ δ εενιμηναζία ηοιαίκεηαζ απυ ημοξ ααειμφξ ηαζ μ πνυκμξ παναιμκήξ ηςκ ακηζδνχκηςκ ηοιαίκεηαζ ζηδκ χνεξ. Η πίεζδ ηαζ ζηα ηνία ζηάδζα ηοιαίκεηαζ απυ bar. 3. Άιια παξάγωγα ειεθηξηθνύ νμένο 3.1 Δζηέξεο θαη άιαηα Σμ δθεηηνζηυ μλφ απυ ιυκμ ημο ηαεχξ ηαζ ηα άθαηα ηαζ μζ εζηένεξ ημο έπμοκ έκα πμθφ ιεβάθμ εφνμξ εθανιμβχκ. ηδκ θανιαημαζμιδπακία πμθθά θάνιαηα απμηεθμφκηαζ απυ άθαηα ημο υπςξ βζα πανάδεζβια δθεηηνζηά άθαηα, ηδξ ημημθενυθδξ, ηδξ οδνμημνηζγυκδξ ηαζ πμθθά άθθα. Μζα άθθδ εθανιμβή ημοξ ζηδκ θανιαημαζμιδπακία, είκαζ ημ Aerosol OT sodium dioctyl succinate πμο πνδζζιμπμζείηαζ ςξ αμδεδηζηυ ιέζμ δζάθοζδξ άθθςκ μοζζχκ. Δπίζδξ πανάβςβα ημο δθεηηνζημφ μλέμξ ανίζημκηαζ ζε πμθθά θάνιαηα ςξ εκενβέξ μοζίεξ, υπςξ μζ εζηένεξ (polyol esters) πμο πνδζζιμπμζμφκηαζ ζηδκ εεναπεία ιενζηχκ ιεηααμθζηχκ αζεεκεζχκ ηαζ μ ιμκμεεοθεζηέναξ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ πμο πνδζζιμπμζείηαζ ζηδκ εεναπεία ημο δζααήηδ. Σμ 2,3- Dimercaptosuccinic acid (DMSA) πνδζζιμπμζείηαζ ζηδκ ημλζημθμβία ςξ πδθζηυ πανάβμκηαξ βζα ηδκ εεναπεία δδθδηδνίαζδξ απυ ιέηαθθα. Σμ δθεηηνζηυ μλφ υπςξ ηαζ ηα άθαηα ημο ηαζ μζ εζηένεξ ημο πνδζζιμπμζμφκηαζ ζε ιεβάθμ ααειυ, ηαζ ζηδκ αζμιδπακία ηνμθίιςκ, ςξ 14

17 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ ηνμπμπμζδηέξ ημο PH, ηανοηεφιαηα ηαζ ακηζιζηνμαζαημί πανάβμκηεξ. Σμ Diethyl succinate πνδζζιμπμζείηαζ εονέςξ ςξ δζαθφηδξ ηαζ πνμζηίεεηαζ ζε ηαφζζια. Οζ εζηένεξ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ θαιαάκμκηαζ ηονίςξ απυ ημ ιδθεσκζηυ μλφ ιε οδνμβυκςζδ δζάθηοθμ ιδθεσκζηχκ βζαηί είκαζ δ πζμ μζημκμιζηή ιέεμδμξ ςξ ηχνα. Η εζηενμπμζήζδ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ είκαζ ιζα εκαθθαηηζηή ιέεμδμξ παναβςβήξ εζηένςκ δ μπμία θαιαάκεζ ιεβάθδ πνμζμπή, βζα ημκ θυβμ υηζ πνδζζιμπμζμφκηαζ πζμ ήπζεξ ζοκεήηεξ εθανιμβήξ ηδξ ηαζ ηαηαθφηεξ πμο είκαζ πζμ θζθζημί πνμξ ημ πενζαάθθμκ. 3.2 Ακίλεο, ακίδηα,ηκίλεο θαη ηκίδηα Απυ ημ δθεηηνζηυ μλφ ηαεχξ ηαζ ηα πανάβςβα ημο ιπμνμφκ κα παναπεμφκ πμθθά ζιίδζα, ηαζ δ πζμ ηαηάθθδθεξ πνχηεξ φθεξ βζα ηδκ ζφκεεζδ ηςκ ζιζδίςκ αοηχκ είκαζ ημ δθεηηνζηυ μλφ ηαζ μ δζιεεοθζηυξ εζηέναξ ημο πανά μ ακοδνίηδξ ημο. Ηθεηηνμσιίδζα πανάβμκηαζ επίζδξ απυ αιιςκζαηά άθαηα ημο δθεηηνζημφ μλέμξ.σα αθηεκοθμδθεηηνζηά ζιίδζα (Alkenylsuccinimides) πνδζζιμπμζμφκηαζ ζε ζοκεέζεζξ θζπακηζηχκ ηαζ ςξ πνυζεεηα ηαοζίιςκ. Σμ Ν-Μεεοθμδθεηηνζηυ ζιίδζμ NMS (Nmethyl succinimide) πνδζζιμπμζείηαζ, ζηδκ εεναπεία νδκζηήξ θζείαζδξ ηαζ ημ Ethylenediamine disuccinate (EDDS) ςξ ακηζηαηαζηάηδξ ημο EDΣA ζε πμθθέξ εθανιμβέξ. Σα ζιίδζα ημο δθεηηνζημφ μλέμξ ιπμνμφκ κα ιεηαηναπμφκ ηαζ ζε πονμθζδυκεξ ιενζηέξ απυ αοηέξ είκαζ δ 2- Πονμθζδυκδ, δ Ν-Μεεοθμπονμθζδυκδ ηαζ δ Ν-Βζκοθμπονμθζδυκδ. 3.3 Πνιπκεξή Ο πμθοιενζζιυξ ηςκ εζηένςκ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ δίκεζ κέα αζμδζαζπχιεκα πμθοιενή πμο έπμοκ ιεβάθεξ πνμμπηζηέξ. Οζ Polyesterpolyols (π,π polybutylene succinate polyol) είκαζ πνχηεξ φθεξ βζα παναβςβή αζμδζαζπχιεκςκ πμθομοναζεακχκ. Σμ πμθοιενέξ Bionolle πμο ζπεηίγεηαζ ιε ημ δθεηηνζηυ μλφ έπεζ πανυιμζεξ ζδζυηδηεξ ιε ημ Polyethylene terephthalate (PET) πανυθα αοηά πνδζζιμπμζείηαζ ζε ζοκδοαζιυ ιε άθθα πμθοιενή θυβς ημο ορδθμφ ημο ηυζημοξ. Παξαγωγή ειεθηξηθνύ νμένο κε δπκώζεηο Η παναβςβή πδιζηχκ ιε γοιχζεζξ, έπεζ βίκεζ πμθφ δδιμθζθήξ βζα ημ θυβμ υηζ οπάνπεζ ιεβάθδ ακδζοπία βζα ημ πενζαάθθμκ ηαζ μζ αζμιδπακίεξ ζηνέθμκηαζ ζηζξ πνάζζκεξ δζενβαζίεξ. Έκα απυ ηα πνμθακή πθεμκεηηήιαηα πμο έπμοκ αοηέξ μζ δζενβαζίεξ ζε ζφβηνζζδ ιε ηζξ πδιζηέξ ιεηαηνμπέξ είκαζ,μζ πζμ ήπζεξ ζοκεήηεξ ακηίδναζδξ. Πανυθα αοηά μζ δζενβαζίεξ αοηέξ απαζημφκ ιεβάθεξ πμζυηδηεξ ακηζδνχκηςκ (ηονίςξ βζαηί απαζηείηαζ ιεβαθφηενδ αναίςζδ ηςκ οπμζηνςιάηςκ ηαζ ηςκ πνμσυκηςκ) 15

18 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ ηαζ μζ πνυκμζ ακηίδναζδξ είκαζ πμθφ ιεβάθμζ. Δπίζδξ απαζημφκηαζ ιεβάθεξ πμζυηδηεξ οδαηζηχκ δζαθοιάηςκ αθάηςκ, ημ μπμίμ παναεέηεζ έκα ιεβάθμ μζημκμιζηυ ηαζ πενζααθθμκημθμβζηυ πνυαθδια. Παναηάης παναεέημοιε έκα πίκαηα ζημκ μπμίμ βίκεηαζ ζφβηνζζδ ιεηαλφ πδιζηχκ ιεηαηνμπχκ ηαζ δζενβαζζχκ ιε γοιχζεζξ βζα παναβςβή δθεηηνζημφ μλέμξ. Γεκζηή ζφβηνζζδ ιεηαλφ δζενβαζζχκ ιε γοιχζεζξ ηαζ πδιζηέξ ιεηαηνμπέξ. Προέλεσζη Κόζηος Τετνικές Αποδόζεις Σημανηικά μειονεκηήμαηα Ενδιαθέρον Χημικές μεηαηροπές Μδ ακακεχζζιεξ πδβέξ Κονίςξ πεηνμπδιζηά ςξ πνχηεξ φθεξ Πνμξ ημ πανυκ πζμ θηδκέξ πνχηεξ φθεξ απυ υηζ μζ ακακεχζζιεξ Η δζαεεζζιυηδηα ιεζχκεηαζ ιε ημ πνυκμ Ήδδ ανίζημοκ εθανιμβέξ ζε πμθθέξ αζμιδπακίεξ ιε αλζυπζζηδ ηεπκμθμβία Γεκζηά ρδθέξ Τρδθέξ απαζηήζεζξ εκένβεζαξ( πίεζδ, εενιμηναζία ) Γζαεεζζιυηδηα ηςκ ηαηαθοηχκ Μεζχκεηαζ Διεργαζίες με ζσμώζεις Ακακεχζζιεξ πδβέξ Βζμιάγα ηαζ οδαηάκεναηεξ ςξ πνχηδ φθδ Σμ ηυζημξ δεκ επδνεάγεηαζ ηυζμ πμθφ απυ ηζξ πνχηεξ φθεξ υζμ δ επελενβαζία αοηχκ. Η ηεπκμθμβία ημοξ αεθηζχκεηαζ ζοκεπχξ αθθά ανίζηεηαζ ζε πνχζιδ θάζδ αηυιδ. ε πμθθέξ πενζπηχζεζξ έπμοιε πμθθά οπμπνμσυκηα, ιεβαθφηενμζ πνυκμζ ακηίδναζδξ. Δοαζζεδζία ιζηνμμνβακζζιχκ,απαζηήζεζξ ζε ενεπηζηά ζοζηαηζηά,πμθφπθμηδ δζαδζηαζία ακάηηδζδξ ημο πνμσυκημξ,ιεβάθεξ πμζυηδηεξ απμαθήηςκ Αφλδζδ εκδζαθένμκημξ ζηδκ αεθηίςζδ ηςκ δζενβαζζχκ πμο πνδζζιμπμζμφκηαζ αοηή ηδ ζηζβιή. Σμ δθεηηνζηυ μλφ έπεζ απμηηήζεζ ιεβάθμ εκδζαθένμκ ηεθεοηαία ςξ πζεακυ οπμηαηάζηαημ βζα ηδκ παναβςβή εκχζεςκ πμο πανάβμκηαζ έςξ ηχνα πεηνμπδιζηά. Οζ δζενβαζίεξ ιε γφιςζδ ζοκεπχξ αεθηζχκμκηαζ ηαζ οπάνπμοκ πμθθέξ δδιμζζεφζεζξ βζα ημ εέια αοηυ. Σα ηφνζα πνμαθήιαηα ηςκ δζενβαζζχκ αοηχκ, ιεθεηχκηαζ μφημξ χζηε κα ηαηαζηήζμοκ ημ δθεηηνζηυ μλφ μζημκμιζηά ακηαβςκζζηζηυ. Σμ 16

19 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ δθεηηνζηυ μλφ απμηεθεί ηδκ ηφνζα πνχηδ φθδ πμο ιπμνεί κα ακηζηαηαζηήζεζ ημ ιδθεσκζηυ μλφ, ημο μπμίμο δ γήηδζδ ηαζ ημ ηυζημξ ημο είκαζ ιεβάθμ ηαζ ζοκεπχξ ιεβαθχκεζ. Ο πενζμνζζιυξ ηςκ πνχηςκ οθχκ πμο πανάβμκηαζ πεηνμπδιζηά ζοιαάθεζ ζηδκ αφλδζδ ημο εκδζαθένμκημξ βζα πνήζδ ηαζ παναβςβή ημο δθεηηνζημφ μλέμξ απυ ακακεχζζιε πδβέξ. Κθείκμκηαξ ιπμνμφιε κα πμφιε υηζ ημ δθεηηνζηυ μλφ, είκαζ ιζα πμθφ ζδιακηζηή πνχηδ φθδ βζα ηδκ παναβςβή πμθθχκ πδιζηχκ μοζζχκ πμο πνδζζιμπμζμφκηαζ ζηδ θανιαημαζμιδπακία, ζηδ ηθςζημτθακημονβία, ζηδ βεςνβία, ζηδ αζμιδπακία ηνμθίιςκ ηαζ ηαθθοκηζηχκ. Πνμηείκμοιε κα βίκμοκ ιεθέηεξ ηαζ ένεοκεξ βζα ηδκ αεθηζζημπμίδζδ ηςκ δζενβαζζχκ παναβςβήξ ημο δθεηηνζημφ μλέμξ απυ ακακεχζζιεξ πδβέξ ηαζ πνήζδ ημο ζηδκ Δθθάδα. 17

20 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Παξάξηεκα 1.1 Γηαθνξεηηθνί ηξόπνη παξαγωγήο ειεθηξηθνύ νμένο Γφμ εκαθθαηηζηή ηνυπμζ παναβςβήξ ημο ιδθεσκζημφ ακοδνίηδ είκαζ δ πνήζδ ημο η-πεκηακίμο ηαζ ημο αεκγμθίμο. Καζ ζημοξ δφμ ηνυπμοξ πναβιαημπμζείηαζ μλείδςζδ ηςκ μοζζχκ πανμοζία μλοβυκμο βζα ημ πνχημ ηαζ μλείδζμ ημο αακαδίμο ιε δζμλείδζμ ημο πονζηίμο βζα ημ δεφηενμ ζημοξ 823 μ C. Η μλείδςζδ ημο αεκγμθίμο ιπμνεί κα πναβιαημπμζδεεί πανμοζία ιμκμλεζδίμο ημο δζαγχημο, υιςξ ηαηά ηδκ μλείδςζδ αεκγμθίμο πανάβεηαζ κενυ ηαζ ιε ημκ ζοβηεηνζιέκμ ηαηαθφηδ δ ακηίδναζδ μδδβείηαζ ακηί ζηδκ παναβςβή ιδθεσκζημφ ακοδνίηδ ηαζ ιδθεσκζημφ μλέμξ ζηδκ παναβςβή θαζκυθδξ. Με ηδκ πνήζδ ημο ηαηαθφηδ V 2 O 5 /SiO 2 ιεζχκεηαζ δ παναβςβή θαζκυθδξ απυ 70% ζε 10%. Βέααζα δ μλείδςζδ ημο αεκγμθίμο πναβιαημπμζείηαζ ηαζ ιε άθθμοξ ηαηαθφηεξ, πάκηα αέααζα ιε πεκημλείδζμ ημο αακαδίμο υιςξ ιε MμΟ 3 ή άθθα ιεηαθθζηά μλείδζα. Ηθεηηνζηυ μλφ απυ η-πεκηάκζμ Ηθεηηνζηυ μλφ απυ αεκγυθζμ Οζ αζμιδπακίεξ παναβςβήξ δθεηηνζημφ μλέμξ ή θμοιανζημφ δεκ επζθέβμοκ, ή είκαζ εθάπζζηεξ αοηέξ πμο ηα πανάβμοκ ιε ημοξ δφμ παναπάκς ηνυπμοξ, ηζξ παναπάκς ακηζδνάζεζξ βζαηί ημ αεκγυθζμ είκαζ πμθφ ημλζηυ, ηαζ απμθεφβεηαζ δ πνήζδ ημο, ηαζ ημ η-πεκηάκζμ είκαζ αηνζαυηενμ ακηζδναζηήνζμ απυ ημ η-αμοηάκζμ θυβμ ημο ιεβαθφηενμο ανζειμφ ζζμιενχκ απυ ημο αμοηακίμο ηαζ αοηυ ακεαάγεζ ημ ηυζημξ. Έκαξ ηνίημξ εκαθθαηηζηυξ ηνυπμξ πμο εα ιπμνμφζε κα πνδζζιμπμζδεεί βζα ηδκ παναβςβή ημο δθεηηνζημφ μλέμξ θμοιανζημφ ή ιδθεσκζημφ μλέμξ, ημ μπμίμ ζηδ ζοκέπεζα ιε οδνμβυκςζδ εα δχζεζ ημ δθεηηνζηυ μλφ, είκαζ ηα ακηζδναζηήνζα Οxo ηαζ Tollens. Σμ πνχημ ακηζδναζηήνζμ μλεζδχκεζ ημ αηεηοθέκζμ πνμξ ιία δζαθδεΰδδ ηαζ ημ δεφηενμ εα ιεηαηνέρεζ ηδκ δζαθδεΰδδ ζε θμοιανζηυ ή ιδθεσκζηυ μλφ. 18

21 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Παναηάης πενζβνάθμκηαζ ζημζπεζμιεηνζηά ηα ακηζδναζηήνζα: Ακηζδναζηήνζμ Oxo Ακηζδναζηήνζμ Tollens Η μλείδςζδ ηδξ αθδεΰδδξ πναβιαημπμζείηαζ ιέζς εκδζαιέζςκ 1,1 δζμθχκ, πμο μκμιάγεηαζ επίζδξ οδνίηεξ ηαζ ζπδιαηίγμκηαζ ιε ακηζζηνεπηή πονδκυθζθδ πνμζεήηδ κενμφ ζηδκ ηαναμκοθζηή μιάδα. Πανυθμ πμο ζπδιαηίγμκηαζ ζε ιζηνή έηηαζδ, ζε ζοκεήηεξ ζζμννμπίαξ, μζ οδνίηεξ ακηζδνμφκ υπςξ μζ ηοπζηέξ πνςημηαβήξ ή δεοηενμηαβήξ αθθημυθεξ ηαζ μλεζδχκμκηαζ πνμξ ηαναμκοθζηά πανάβςβα, δδθαδή ζηδ ζοβηεηνζιέκδ πενίπηςζδ ζε ηαναμλοθζηά μλέα. Η μλείδςζδ ηδξ δζαθδεΰδδξ πναβιαημπμζείηαζ ιε ημκ ίδζμ αηνζαχξ ηνυπμ. Ο ηνυπμξ αοηυξ παναβςβήξ δθεηηνζημφ μλέμξ δεκ πνμηείκεηαζ πνμξ πνήζδ θυβμ εκυξ πμθφ επζηίκδοκμο ηαζ δδθδηδνζχδεξ αενίμο ηαζ αοηυ δεκ είκαζ άθθμ απυ ημ ιμκμλείδζμ ημο άκεναηα αθθά ηαζ θυβμ αηνζαχκ ηαηαθοηχκ ηαζ πνήζδ ιεβάθςκ πζέζεςκ ηαζ εενιμηναζζχκ. 1.2 Πξνηεηλόκελνη ηξόπνη παξαγωγήο ειεθηξηθνύ νμένο Σμ δθεηηνζηυ μλφ εα ιπμνμφζε, ημοθάπζζημκ ζε ζοκεήηεξ ενβαζηδνίμο ηαζ πζεακυκ υπζ ζε αζμιδπακζηή ηθίιαηα, κα παναπεεί απυ αζεοθέκζμ, δζαθμνεηζηά αζεέκζμ, ηαζ απυ αμοηάκζμ, ιε δζαθμνεηζηυ ηνυπμ απυ ηδξ αζμιδπακίαξ. Η παναβςβή ημο δθεηηνζημφ μλέμξ απυ αζεοθέκζμ απμηεθείηαζ απυ ηνεζξ ζοκεπυιεκεξ ακηζδνάζεζξ ηαζ πνήζδ αηνζαχκ ακηζδναζηδνίςκ, υπςξ ηοακζμφπμξ άνβονμξ ηαζ επζηίκδοκςκ, υπςξ ημ ανχιζμ αθθά ηαζ παναπνμσυκηςκ, υπςξ μ ανςιζμφπμξ άνβονμξ. Η ακηίδναζδ πενζβνάθεηαζ παναηάης ζημζπεζμιεηνζηά: 19

22 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Έκαξ εκαθθαηηζηυξ ηνυπμξ παναβςβήξ δθεηηνζημφ μλέμξ απυ η- αμοηάκζμ είκαζ κα παναπεεί ηοηθμαμοηέκζμ ημ μπμίμ ζηδ ζοκέπεζα εα μλεζδςεεί ζε δθεηηνζηυ μλφ. Πθδνέζηενα ηα ζηάδζα ακηίδναζδξ δίκμκηαζ απυ ηζξ παναηάης ζημζπεζμιεηνζηέξ ακηζδνάζεζξ: Βήια 1 μ Βήια 2 μ Βήια 3 μ Βήια 4 μ 20

23 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ 2.1 Πίλαθαο ζπλζεθώλ γηα πξνηόληα ειεθηξηθνύ θαη άιιωλ C4 δηνμέωλ πνπ παξάγνληαη κε αλαγωγή ( απόδνζε > 80%) Τελικό πποϊόν Πίεζη Θεπμοκπαζία Χπόνορ Απόδοζη Τποθοδοζία Καηαλύηερ (bar) ( C) (h) (%) Ηιεθηξηθό νμύ Ru/Co + Ηιεθηξηθόο αλπδξίηεο Ni + siliotungstic acid ++ Ni/ Zr +- Μειεηθόο αλπδξίηεο (GBL) Σπλερήο Σπλερήο Σπλερήο Σπλερήο Σπλερήο Cu/Zn ++ Re/Cu/Zn Αηκνζ θαηξη θή Σπλερήο Pd/Ag/Re > Cu/Pd or Pt +Ni/Cu ++ Cu/Zn ++ Cu/Cr +Ni/Al ++ Μειεηθό νμύ Cu/Zn/Ti +Ηιεθηξηθόο αλπδξίηεο (BDO): Μειεηθό νμύ

24 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Ηιεθηξηθόο αλπδξίηεο Cu/Zn/Al/ Cr Σπλερήο (THF) Ηιεθηξηθό νμύ Μειεηθόο αλπδξίηεο Μειεηθό νμύ Ru/Re - Cu/Cr/Mn +- Ru/Ni/Co/ Zn +- Pd/Re Cu/Al Απηνγ ελήο Σπλερήο ++ Σπλερήο ++ Σπλερήο ++ Σπλερήο Πίλαθαο αμηνιόγεζεο ζπλζεθώλ θαη απνδόζεωλ Αξιολόγηζη Πίεζη (bar) >300 Απηνγελήο Θεπμοκπαζία < >300 ( C) Χπόνορ (h) < >15 Απόδοζη (%) <80 22

25 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ 23

26 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Βηβιηνγξαγία θέλδ ηθεζδί: succinic acid Bio-amer θέλδ ηθεζδί: succinic acid Applied Microbiology and Biotechnology: Fumaric acid production by fermentation Carol A. Roa Engel, Adrie J. J. Straathof, Tiemen W. Zijlmans, Walter M. van Gulik, and Luuk A. M. van der Wielen United States Patent US PHYSICAL AND THEORETICAL: Kinetic studies on the homogeneous hydrogenation of fumaric and maleic acid catalysed by bis(dimethylglyoximato)cobalt(ii) S. Vasanthkumar, S. Vancheesan, J. Rajaram and J. C. Kuriacose Carbohydrates as Organic Raw Materials FRIEDER W. LICHTENTHALER, Clemens-Schopf-Institut fur Organische Chemie und Biochemie, Technische Universit at Darmstadt, Darmstadt, German ORIGINAL PAPER: Isolation and characterization of a new succinic acid-producing bacterium, Mannheimia succiniciproducens MBEL55E, from bovine rumen P. Lee, S. Lee, S. Hong, H. Chang Vanadium phosphorus oxides, a reference catalyst for mild oxidation of light alkanes Pages Jean-Claude Volta Catalytic Oxidation by Oxide Radical Ions. 1. One-Step Hydroxylation of Benzene to Phenol over Group 5 and 6 Oxldes Supported on Silica Gel Masakaru Iwamoto,* Jun-lchlro Hlrata, Kazuto Matsukaml, and Shulchl Kagaw V2O5/MoO3 catalysts for benzene oxidation Pages A. Bielański, M. Najbar Ονβακζηή πδιεία ηυιμξ 2 μξ John McMurry 24

27 Προϊόντα Oλοκληρωμένος σχεδιασμός - Ηλεκτρικό οξύ Hydrogenation of Maleic Acid to Tetrahydrofura Michael Abuschinow Daniyal Hussain Kathleen Wu University of Pennsylvania University of Pennsylvania Biofpr Feasibility of productionmethods for succinic acidderivatives: a marriage ofrenewable resources andchemical technology Ana Cukalovic and Christian V. Stevens Ghent University, Belgium Google.gr θέλδ ηθεζδί: Hydroformylation, ιδθεσκζηυ μλφ, ιδθεσκζηυξ ακοδνίηδξ, δθεηηνζηυ μλφ, θμοιανζηυ μλφ, Process for the production of N-methyl pyrrolidone 25

28 ΜΕΡΟΣ 2 Ο : Τετραϋδροφουράνη

29 Περιεχόμενα KEΦΑΛΑΙΟ 1 Σετραχδροφουράνθ..2 Δυναμικότθτα-Σόποσ.4 Πρώτεσ φλεσ.6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Αντιδράςεισ κατά τθν υδρογόνωςθ μαλεϊκοφ οξζοσ..8 Κινθτικι των αντιδράςεων 9 Θερμοδυναμικι ανάλυςθ 14 Ιςοηφγιο μάηασ 16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Οικονομικι ανάλυςθ..20 Ενζργεια και Νερό 24 Περιβάλλον..24 Αποκικευςθ τετραχδροφουράνθσ..25 Μεταφορά και διαχείριςθ τετραχδροφουράνθσ 26 Κοινωνία και Ανάπτυξθ.27 ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ.28 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ.30 1

30 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 Τεηξαϋδξνθνπξάλε Η ηεηξαπδξνθνπξάλε είλαη κηα νξγαληθή έλσζε κε κνξηαθφ ηχπν (CH 2 ) 4 O. Δίλαη άρξσκν, πιήξεο αλακίμηκν κε νξγαληθέο ελψζεηο κε ρακειφ ημψδεο ζε ζπλζήθεο πεξηβάιινληνο. Απνηειεί πνιχ θαιφ δηαιχηε γηα δηάθνξεο νξγαληθέο ελψζεηο, θαη απνηειεί πξψηε χιε γηα πνιιέο ρεκηθέο ζπλζέζεηο. Δπίζεο κπνξεί λα αλαθηεζεί ζρεηηθά εχθνια ρσξίο απνζχλζεζε απφ αέξηα ξεχκαηα ή κνιπζκέλνπο δηαιχηεο θάλνληαο ηελ έηζη θαηάιιειε γηα δηεξγαζίεο θιεηζηνχ θχθινπ γηα απνθπγή κφιπλζεο ηνπ πεξηβάιινληνο. Ιδηόηεηεο: Η θαζαξή ηεηξαπδξνθνπξάλε είλαη έλα θαζαξφ, άρξσκν, κε ρακειφ ζεκείν βξαζκνχ, πνιηθφ πγξφ. Δπίζεο είλαη έλαο θπθιηθφο αιεηθαηηθφο αηζέξαο κε ραξαθηεξηζηηθή νζκή παξφκνηαο κε ηεο αθεηφλεο. Απνηειεί πνιχ θαιφ δηαιχηε γηα δηάθνξεο νξγαληθέο ελψζεηο θαη είλαη πιήξεο αλακίμηκε κε ην λεξφ θαη φινπο ηνπο θνηλνχο νξγαληθνχο δηαιχηεο. Αθφκε αληηδξά άκεζα κε ην νμπγφλν γηα παξάδεηγκα φηαλ έξρεηαη ζε επαθή κε ηνλ αηκνζθαηξηθφ αέξα θαη ζρεκαηίδεη πεξνμείδηα θαη ππεξνμείδηα. Ο ζρεκαηηζκφο απηψλ ησλ πεξνμεηδίσλ κπνξεί λα αλαζηαιεί κε ηελ ρξήζε θαηάιιεισλ ζηαζεξνπνηεηψλ φπσο γηα παξάδεηγκα ην (3,5-δη-ηεηξα-βνπηπιν-4-πδξνμπηνπινπφιην). Φπζηθέο θαη ρεκηθέο ηδηόηεηεο: ςνηομογπαθία THF Beilstein Registry Μοπιακψρ Σωπορ C 4 H 8 O Απιθμψρ EG/EC Μοπιακψ Βάπορ 72.11gr/mol Απιθμψρ MDL MFCD Απιθμψρ CAS Σάζη Αημϊν (20 C) 143mmHg Πςκνψηηηα ζηοςρ Γιηλεκηπική ζηαθεπά 25 ο gr/mL C ζηοςρ 22ºC 7.52 ημείο Βπαζμοω 65-67ºC Γιπολική Ροπή ημείο Σήξηρ -108ºC UV cutoff 220nm ημείο Ανάθλεξηρ -17.2ºC Γείκηηρ Γιάθλαζηρ ζηοςρ 20ºC Ιξϊδερ ζηοςρ 25ºC Πςκνψηηηα Αημϊν 2.5gr/ml (vs. air) RIDADR UN /PG 2 Risk Statements /37 Κυδικοί Κινδωνος F,Xi Safety Statements Πίλαθαο 1.1: Φπζηθέο θαη ρεκηθέο ηδηφηεηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο. 2

31 Δθαξκνγέο: Η θαζαξή Σεηξαυδξνθνπξάλε έρεη πνιιέο εθαξκνγέο σο δηαιχηεο, ελδηάκεζν αιιά θαη πξψηε χιε ζε ρεκηθέο ζπλζέζεηο. Μεξηθά παξαδείγκαηα αλαιχνληαη πην θάησ. Δπηζηξψζεηο: Τερλεηά δεξκάηηλα: ηα πνιπβηλπινρισξηδίνπ (PVC) ή θαη ζηα πνιπνπξαηζαληθά ζπζηήκαηα επηθαιχςεσλ ζπκπεξηιακβάλεηαη ε Σεηξαπδξνθνπξάλε κφλε ηεο ή θαη ζε πξνζκίμεηο κε άιινπο δηαιχηεο. Μαγλεηηθέο ηαηλίεο: Η αληνρή ζηε ηξηβή πνπ δεκηνπξγείηαη ζηηο θαζέηεο video,δηζθέηεο ππνινγηζηψλ θαζψο θαη θαζέηεο ήρνπ κπνξεί λα βειηησζεί κε εθαξκνγή πνιπνπξαηζαληθψλ ή πνιπβηλπινρισξηδίνπ (PVC) επηθαιχςεσλ νη νπνίεο ρξεζηκνπνηνχλ ηε ηεηξαπδξνθνπξάλε καδί κε ην ηνινπφιην ζε κίγκα γηα ην ζηάδην ηεο δηάιπζεο θαηά ηελ Παξαζθεπή απηψλ ησλ επηθαιχςεσλ. Κφιιεο: Η ηεηξαπδξνθνπξάλε είλαη θαηάιιειε γηα ηελ παξαζθεπή θνιιψλ πνιπβηλπινρισξηδίνπ (PVC) πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ παξαγσγή άθακπηνπ PVC. Δπίζεο ρξεζηκνπνηείηαη σο δηνγθσηηθφο παξάγνληαο γηα ηελ ζπγθφιιεζε ηαηληψλ PVC θαη ηελ θαηαζθεπή πνιπβηλπινρισξηδηαθψλ ζπζηεκάησλ αληιηψλ. Καη ζηηο δχν πεξηπηψζεηο ν ξπζκφο εμάηκηζεο ηεο κπνξεί λα ξπζκηζηεί κε ηελ αλάκημε ηεο κε θάπνην άιιν δηαιχηε φπσο ε θπθινεμαλφλε. Υεκηθφ ελδηάκεζν: Η ηεηξαπδξνθνπξάλε είλαη έλα ρεκηθφ ελδηάκεζν ζε δηάθνξεο αληηδξάζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο απφ ηηο θαξκαθνβηνκεραλίεο ζε αληηδξάζεηο φπσο ζπλζέζεηο Grignard ή αλαγσγέο αλπδξίηε ιηζίνπ/αινπκηλίνπ. Δίλαη ην κνλαδηθφ ελδηάκεζν πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ παξαζθεπή πνιιψλ ελψζεσλ Grignard. Δπίζεο κπνξνχλ λα γίλνπλ θαη αληηδξάζεηο αληνληηθνχ πνιπκεξηζκνχ ζε Σεηξαπδξνθνπξάλε. Μέζν εθρχιηζεο: Κάπνηεο θαξκαθεπηηθέο νπζίεο γηα παξάδεηγκα θάπνηα αιθαινεηδή κπνξνχλ λα απνκνλσζνχλ ζηελ θαζαξή ηνπο κνξθή απφ θπζηθνχο ή θαη ζπλζεηηθνχο ρεκηθνχο πξνδξφκνπο κε εθρχιηζε ρξεζηκνπνηψληαο ηελ ηεηξαπδξνθνπξάλε. Δπίζεο αθαζαξζίεο φπσο ιίπε, παξαθίλεο νη άιιεο 3

32 νπζίεο κνξηαθνχ βάξνπο κπνξνχλ λα απνκαθξπλζνχλ απφ νπζίεο νη νπνίεο είλαη δπζδηάιπηεο ζηελ ηεηξαπδξνθνπξάλε. Πξψηε χιε γηα ρεκηθέο ζπλζέζεηο: Η Σεηξαπδξνθνπξάλε απνηειεί πξψηε χιε γηα κεγάιν αξηζκφ ζπλζέζεσλ. Γηα παξάδεηγκα κπνξνχλ λα παξαρζνχλ αηζέξεο κε κεγάιν κνξηαθφ βάξνο θαη αιχζνπο δηαθφξσλ κεθψλ κε πνιπκεξηζκφ. Σν κφξην ηνπ νμπγφλνπ ζην πεληαγσληθφ δαθηχιην κπνξεί λα αληηθαηαζηαζεί κε άδσην ή ζείν γηα λα παξαρζνχλ άιιεο πεληακειέο εηεξνθπθιηθέο ελψζεηο φπσο Σεηξαπδξνζεηνθαίλε ή Ππξνιηδφλεο. Γπλακηθόηεηα-Τόπνο Σν εξγνζηάζην φπσο θαίλεηαη θαη ζην δηάγξακκα ξνήο, εηθφλα 1.1, απνηειείηαη απφ 5 ελαιιάθηεο, έλα αληηδξαζηήξα, 4 δηαρσξηζηήξεο, 4 θιαζκαηηθέο ζηήιεο, 3 αληιίεο θαη κία κεκβξάλε πδξνγφλνπ, polysulfonate. Σν εξγνζηάζην είλαη θαηαζθεπαζκέλν λα παξάγεη 1,34Σ/h (11720Σ/y) ηεηξαυδξνθνπξάλε 99,91% w / w απφ ην ξεχκα S-504, ελψ κειεηάηαη θαη ηξφπνο εθκεηάιιεπζεο ηνπ ξεχκαηνο S-503, ην νπνίν πεξηέρεη 1,89Σ/h (16556T/y 89,16% w / w ) ηεηξαυδξνθνπξάλεο. Αλ απφ ην ξεχκα απηφ γίλεη εθκεηαιιεχζηκε φιε ε πνζφηεηα ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο, ηφηε ε δπλακηθφηεηα ηνπ εξγνζηαζίνπ αγγίδεη ηνπο 29513,4T/y. Γηα λα γίλεη εθκεηαιιεχζηκε ε πνζφηεηα ηεηξαυδξνθνπξάλεο ζην ξεχκα S-503 κειεηψληαη ηα εμήο ελδερφκελα: αλαθχθισζε ηνπ ξεχκαηνο, απηνχ, ζηε θιαζκαηηθή ζηήιε Σ-500. Γηα λα γίλεη εθηθηή ε αλαθχθισζε πξέπεη λα βξεζεί ηξφπνο απνκάθξπλζεο ησλ αεξίσλ. Αλ ε αλαθχθισζε γίλεη ρσξίο ηελ απνκάθξπλζή ηνπο, ηφηε ηα αέξηα ζα απμάλνληαη ζπλερψο ζην απφζηαγκα ησλ θιαζκαηηθψλ ζηειψλ ζηελ κνλάδαο 500. Έλα πξψην ζθεπηηθφ γηα ηελ απνκάθξπλζε ησλ αεξίσλ είλαη ην ξεχκα απηφ λα εηζέξρεηαη ζε έλα δνρείν κε θαηάιιειε πίεζε θαη ζεξκνθξαζία θαη λα αθήλεηαη λα εξεκίζεη ψζηε λα δεκηνπξγεζνχλ δχν θάζεηο, κία αέξηα θαη κία πγξή, νη νπνίεο ζηε ζπλέρεηα ζα δηαρσξηζηνχλ θαη ε πγξή ζα αλαθπθισζεί. Έλαο δεχηεξνο ηξφπνο ν νπνίνο κπνξεί λα εθαξκνζηεί, ν νπνίνο ίζσο λα κελ νδεγήζεη ζηελ αλαθχθισζε ηνπ ξεχκαηνο S-503, είλαη ην ξεχκα απηφ λα πεξάζεη απφ κία πδξφθηιε ε πδξφθνβε κεκβξάλε. Η δηεξγαζία απηή ζα απνκαθξχλεη κεγάιε πνζφηεηα λεξνχ θαη αιθννιψλ, βνπηαλφιε θαη πξνπαλφιε, αιιά ηέηνηεο κεκβξάλεο είλαη αθφκα ζε πεηξακαηηθά ζηάδηα θαη είλαη άγλσζην θαηά πφζν είλαη απνηειεζκαηηθέο, ψζηε λα δψζνπλ ζην ηέινο ην επηζπκεηφ πξντφλ. Βαζηθφο ζηφρνο απηήο ηεο πξνζζήθε είλαη λα απνκαθξχλεη κεγάιεο πνζφηεηεο λεξνχ θαη αιθννιψλ θαη φρη ηεηξαυδξνθνπξάλεο. 4

33 Δηθφλα 1.1: Γηάγξακκα ξνήο. 5

34 Όπσο είλαη θαλεξφ ξεχκαηα εμφδνπ απφ ηελ φιε δηεξγαζία δελ είλαη κφλν ηα S-503 θαη S-504. Δίλαη έλα ξεχκα λεξνχ 97,01%w/w, S-304, έλα ξεχκα λεξνχ 96,24%w/w, S-501 θαη έλα κείγκα αεξίσλ 181kg/h, ην νπνίν πεξηέρεη ηεηξαυδξνθνπξάλε 75,81%w/w, αιιά δελ είλαη νηθνλνκηθά εθκεηαιιεχζηκε θαη ζα νδεγεζεί γηα απνηέθξσζε κε ζηφρν ηελ ζέξκαλζε θάπνηνλ ξεπκάησλ λεξνχ. Δπηπιένλ ηα ξεχκαηα λεξνχ πνπ απνκαθξχλνληαη απφ ηηο θιαζκαηηθέο ζηήιεο κειεηφληαη λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ ςχμε ή ηελ ζέξκαλζε δηαθφξσλ ξεπκάησλ πξηλ αιιά θαη κεηά ηε παξαγσγή ηνπ ηειηθνχ πξντφληνο. Σέινο γηα ηελ αχμεζε ηεο απνκάθξπλζεο ησλ αεξίσλ απφ ην πγξφ κείγκα κειεηάηαη θαη νη αιιαγέο ησλ ζπλζεθψλ ιεηηνπξγίαο δηαρσξηζηήξα F-200. Κιείλνληαο κε ηε ελφηεηα δπλακηθφηεηα πξέπεη λα πξνζηεζεί πσο ην εξγνζηάζην είλαη θαηαζθεπαζκέλν λα παξάγεη 29513,4Σ/y, ελψ απηφ ζα παξάγεη αξρηθά 20000T/y θαη απηφ γηαηί ε αξρηθή ιεηηνπξγία είλαη ην ειάρηζην ηεο παξαγσγήο ελφο ηέηνηνπ εξγνζηαζίνπ. Ο ιφγνο πνπ ε δπλακηθφηεηα ηνπ είλαη ηφζν κεγάιε είλαη γηαηί κειεηάηαη ην ελδερφκελν ζην κέιινλ λα απμεζεί ε παξαγσγή ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο αλάινγα κε ηελ δήηεζή ηεο. Ο ηφπνο θαηαζθεπήο ηνπ εξγνζηαζίνπ εμαξηάηαη πνιχ απφ ηε ηειηθή ρξήζε ηνπ πξντφληνο. Κχξηα ρξήζε ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο, φπσο αλαθέξεηαη θαη ζηελ ελφηεηα ηεηξαυδξνθνπξάλε, είλαη σο δηαιχηεο ζε βηνκεραλίεο πνπ παξάγνπλ δεξκάηηλα, θφιιεο, καγλεηηθέο ηαηλίεο, αιιά θαη σο ρεκηθφ κέζν θαη γηα εθρχιηζε. Βηνκεραλίεο ηέηνηεο ππάξρνπλ ζηελ Διιάδα θαη ζε Θεζζαινλίθε αιιά θαη Αζήλα. Ο ηφπνο θαηαζθεπήο ηνπ εξγνζηαζίνπ επηιέγεηαη λα είλαη θνληά ζηε βηνκεραληθή δψλε ηεο Θεζζαινλίθεο θαη άκεζα πξνζβάζηκν πξνο ην ιηκάλη. θνπφο απηήο ηεο επηινγήο είλαη λα κεησζεί ην θφζηνο αγνξάο ηνπ θηήκαηνο θαηαζθεπήο ηνπ εξγνζηαζίνπ, αιιά θαη γηα ηελ θάιπςε ησλ βηνκεραληψλ δεξκάηηλσλ εηδψλ. Οη ππφινηπεο βηνκεραλίεο ζα θαιχπηνληαη κε κεηαθνξηθά κέζα, ελψ είλαη απαξαίηεηε ε πξφζβαζε πξνο ην ιηκάλη γηα ηελ εμαγσγή ηνπ πξντφληνο. Πξώηεο ύιεο Οη δχν πξψηεο χιεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ παξαγσγή ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο είλαη ην πδξνγφλν (H₂) θαη ην καιετθφ νμχ. Σν πδξνγφλν είλαη δηαζέζηκν κέζσ κεηαθνξάο κε αγσγφ ζηνπο 40 C θαη πίεζε 1,36bar. Σν καιετθφ νμχ επίζεο κεηαθέξεηαη κε αγσγφ θαη είλαη δηαζέζηκν ζηνπο 20 C,πίεζε 18,3bar θαη θαζαξφηεηα 60%w/w καιετθφ νμχ ζε λεξφ. Η παξνπζία ηνπ λεξνχ πξνθαιεί ηελ πδξφιπζε ηνπ καιετθνχ αλπδξίηε παξάγνληαο καιετθφ νμχ. Καη νη δχν νπζίεο παξάγνληαη ζε δηαθνξεηηθή ηδηφθηεηε κνλάδα. 6

35 Σν καιετθφ νμχ παξαιακβάλεηαη, απφ κία κνλάδα μερσξηζηή απφ αχηε ηεο παξαγσγήο ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο, κέζσ ηεο θαηαιπηηθήο νμείδσζεο (νμείδηα ηνπ θσζθφξνπ κε βάζε βαλάδην) ηνπ θ-βνπηαλίνπ. Σν πδξνγφλν, ζπλήζσο, παξάγεηαη απφ ηελ αλακφξθσζε κεζαλίνπ ή θπζηθνχ ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο ( C), αηκνχ (H 2 O), ν νπνίνο αληηδξά κε ην κεζάλην (CH4) γηα λα παξαρζεί έλα κείγκα αεξίσλ. Η απφδνζε ηεο αληίδξαζεο είλαη 80% θαη αθνινπζεί ηηο εμήο αληηδξάζεηο: CH 4 + H 2 O CO + 3H kj/mol CO + H 2 O CO 2 + H kj/mol Αμίδεη λα ζεκεησζεί πσο ν θαηαιχηεο παιιάδην-ξήλην κε βάζε άλζξαθα (Pd/Re-C) παξαζθεπάδεηαη απφ ηελ εηαηξία BASF, θαη ε αγνξά ζα γίλεη απφ ηελ εηαηξία απηή. 7

36 Αληηδξάζεηο θαηά ηελ πδξνγόλωζε καιεϊθνύ νμένο ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 Σν καιετθφ νμχ (MAC) πδξνγνλψλεηαη ζε ηεηξαυδξνθνπξάλε κέζσ κηαο ζεηξάο ηαπηφρξνλσλ αληηδξάζεσλ ζε έλαλ back-mix αληηδξαζηήξα. Οη αληηδξάζεηο είλαη κηα ζεηξά πδξνγνλψζεσλ, ζηηο νπνίεο ην καιετθφ νμχ αληηδξά παξάγνληαο ρεκηθά ελδηάκεζα θαη απηά κε ηελ ζεηξά ηνπο πδξνγνλψλνληαη πξνο ην επηζπκεηφ πξντφλ θαη δηάθνξα παξαπξντφληα. Η πδξνγφλσζε ηνπ καιετθνχ νμένο αιιά θαη ησλ ελδηάκεζσλ πξντφλησλ πξαγκαηνπνηείηαη κέζσ θαηαιχηε παιιαδίνπ θαη ξελίνπ (Re-Pd) κε βάζε απφ άλζξαθα. Ο άλζξαθαο κεγηζηνπνηεί ηελ επηθάλεηα αληίδξαζεο ηνπ θαηαιχηε, ελψ ηα κέηαιια παιιάδην θαη ξήλην παξέρνπλ ηα ελεξγά θέληξα ψζηε λα γίλεη ε πδξνγφλσζε. Οη ηδαληθέο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπ αληηδξαζηήξα είλαη 1438,91bar θαη 248,89 ν C. Η φιε αληίδξαζε πξαγκαηνπνηείηαη ζηελ πγξή θάζε, ελψ ηα πξντφληα ηεο αληίδξαζεο κεηαθέξνληαη απφ ηελ πγξή ζηελ αηκψδε θάζε. Οη αληηδξάζεηο πδξνγφλσζεο είλαη έληνλα εμψζεξκεο αληηδξάζεηο θαη ε ζεξκφηεηα πνπ εθιχεηαη είλαη απηή πνπ κεηαθέξεη ηηο πγξέο ελψζεηο ζηελ αηκψδε θάζε, επηηξέπνληαο έηζη ν αληηδξαζηήξαο λα ιεηηνπξγεί αδηαβαηηθά. Παξαθάησ δίλνληαη φιεο νη αληηδξάζεηο πνπ παίξλνπλ κέξνο θαηά ηελ πδξνγφλσζε ηνπ καιετθνχ νμένο. Δηθφλα 2.1: Τδξνγφλσζε καιετθνχ νμένο θαη ησλ ελδηάκεζσλ πξντφλησλ ηνπ. 8

37 Η ζεηξά ησλ αληηδξάζεσλ γηα ηελ παξαγσγή ηεηξαυδξνθνπξάλεο (THF) μεθηλνχλ κε ηελ πδξνγφλσζε ηνπ καιετθνχ νμένο, ην νπνίν κεηαηξέπεηαη ζρεδφλ νινθιεξσηηθά ζε ειεθηξηθφ νμχ (SAC). Σν επφκελν ζηάδην είλαη ησλ αληηδξάζεσλ είλαη ην ειεθηξηθφ νμχ λα αληηδξάζεη κε ην πδξνγφλν θαη λα παξαρζεί γ-βνπηπξνιαθηφλε (GBL), έλα βαξχ ελδηάκεζν πγξφ, ε νπνία κε ηε ζεηξά ηεο ζα κεηαηξαπεί ζε 1,4 βνπηαλνδηφιε (BDO) θαη έλα άιιν βαξχ ελδηάκεζν πγξφ ηε ηεηξαυδξνθνπξάλε. Η γ-βνπηπξνιαθηφλε θαη ε 1,4 βνπηαλνδηφιε πδξνγνλψλνληαη παξάγνληαο ην επηζπκεηφ πξντφλ, ηεηξαυδξνθνπξάλε, αιιά θαη παξαπξντφληα. Σέινο θαη ην ηεηξαυδξνθνπξάλε πδξνγνλψλεηαη θαη παξάγεη παξαπξντφληα. Σα παξαπξντφληα είλαη βνπηαλφιε, πξνπαλφιε, βνπηάλην, πξνπάλην, κεζάλην θαη λεξφ. Κηλεηηθή ηωλ αληηδξάζεωλ Η θηλεηηθή κνληεινπνίεζε γηα ηελ πδξνγφλσζε ηνπ πδαηηθνχ καιετθνχ νμένο έρεη κειεηεζεί ζε αληηδξαζηήξα κε δηκεηαιιηθφ θαηαιχηε Pd-Re/C. Ο ξπζκφο αληίδξαζεο έρεη βξεζεί φηη επεξεάδεηαη έληνλα απφ ην καιετθφ νμχ θαη ην ειεθηξηθφ νμχ. Καηά ζπλέπεηα, ε παξαγσγή ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο απμάλεηαη κφλν φηαλ έρεη πξαγκαηνπνηεζεί ζρεδφλ ε πιήξεο κεηαηξνπή ηνπο. Η παξαγσγή ηεο ηεηξαυδξνθνπξάλεο απμάλεηαη ζεκαληηθά ζε πςειή πεξηεθηηθφηεηα ζε θαηαιχηε, πίεζε πδξνγφλνπ θαη ζεξκνθξαζία. Απηή ε ζπκπεξηθνξά δείρλεη φηη ε κεηαηξνπή ηεο γ-βνπηπξνιαθηφλεο ζε ηεηξαυδξνθνπξάλε είλαη πην αξγφ ζηάδην, ζε ζχγθξηζε κε άιιεο αληηδξάζεηο πδξνγφλσζεο. Οη εμηζψζεηο πνπ έρνπλ πξνηαζεί θαη νη ηηκέο ησλ εγγελψλ θηλεηηθψλ παξακέηξσλ έρνπλ ππνινγηζηεί κε βάζε πεηξακαηηθψλ δεδνκέλσλ ρξφλνπ- ζπγθέληξσζεο απφ δηαθνξεηηθέο πεξηεθηηθφηεηεο ζε θαηαιχηε, πίεζε πδξνγφλνπ θαη ζπγθεληξψζεηο καιετθνχ νμένο ζε ζεξκνθξαζία 250νC. Οη αληηδξάζεηο πνπ κειεηήζεθαλ είλαη απηέο πνπ παξάγνπλ ζε κεγάιε πνζφηεηα ηα ελδηάκεζα πξντφληα θαη ηα παξαπξντφληα. Σα ηζνδχγηα κάδαο γηα ηα δηάθνξα αληηδξψληα / πξντφληα ζε έλαλ αληηδξαζηήξα δίλνληαη παξαθάησ: 9

38 Σν παξαπάλσ ζχζηεκα εμηζψζεσλ ιχζεθε κέζσ ηνπ κνληέινπ Langmuir-Hinshelwood (L-H), ψζηε λα θαηαζθεπαζηεί κία εμίζσζε ξπζκνχ αληίδξαζεο πνπ λα πεξηγξάθεη ηθαλνπνηεηηθά ην ηξηθαζηθφ ζχζηεκα. Η αθφινπζε εμίζσζε ξπζκνχ βαζίδεηαη ζην κνληέιν LH βξέζεθε λα ιεηηνπξγεί ηθαλνπνηεηηθά ζε φια ηα δεδνκέλα: ςγκένηπυζη ηος ςδπογψνος ζηην διεπιθάνειαρ αεπίος-ςγποω ζε ιζοπποπία με ηην αέπια θάζη, kmol/m 3 C i ζπγθέληξσζε ηνπ i αληηδξψλ ζηελ πγξή θάζε, kmol/m 3 He ηαζεξά Henry δηαιπηφηεηαο, kmol/m 3 *atm ηαζεξή ηαρχηεηα ηεο αληίδξαζεο γηα ηελ i αληίδξαζε, k i (m 3 /kmol)(m 3 /kg*s) Ιζνξξνπία πξνζξφθεζεο ζηνλ θαηαιχηε γηα ην πδξνγφλν, m 3 /mol K i Ιζνξξνπία πξνζξφθεζεο γηα MAC, SAC θαη GBL, m 3 /mol Μεξηθή πίεζε ηνπ πδξνγφλνπ, atm r i Ρπζκφο αληίδξαζεο ηνπ i αληηδξψλ, kmol/m 3 *s t Υξφλνο w πγθέληξσζε θαηαιχηε, kg/m 3 Πίλαθαο 2.1: Μνλάδεο κέηξεζεο ησλ κεγεζψλ. 10

39 Οη κεραληζκνί πνπ εμεηάδνληαη ζε έλα ηξηθαζηθφ ζχζηεκα είλαη: 1) 2) 3) 4) Η απνξξφθεζε ηεο πγξήο έλσζεο ζην ππφζηξσκα ηνπ θαηαιχηε, Πξνζξφθεζε ηνπ πδξνγφλνπ ζην ελεξγφ θέληξν, Η δεκηνπξγία ελδηάκεζνπ πξνζξνθεκέλνπ ζπκπιφθνπ θαη ρεκαηηζκφο θαη απνκάθξπλζε ηνπ πξντφληνο. Σα παξαθάησ δεδνκέλα πνπ ζπιιέρζεθαλ ηζρχνπλ κφλν γηα θαηαιχηε Re-Pd/C θαη γηα ζεξκνθξαζία 250νC, εθηφο απφ ηελ ελέξγεηα ελεξγνπνίεζεο θαη ηνπ πξνεθζεηηθνχ ζπληειεζηή Arrenhius, ηα νπνία ηζρχνπλ γηα θάζε ζεξκνθξαζία. k* n MAC SAC GBL n-butanol H2 ( )( 9,584 8,881 2,912 5,345 - )+ K( ) 1,513 0,901 0,1312 0,3042 Ea ( ) ,8 - A( )( ) 23 2,894* 10 5,437*1017 1,125*1017 1,263* Ηe(523K)=1,56*10-2 Πίλαθαο 2.2: ηαζεξέο ηνπ ξπζκνχ αληίδξαζεο. Γεδνκέλνπ φηη ε ηζνξξνπία πξνζξφθεζεο ηνπ ζπζηαηηθνχ ζηνλ θαηαιχηε εμαξηάηαη απφ ηηο ζηαζεξέο ζρεκαηηζκνχ ζπκπιφθνπ ζπζηαηηθνχ-θαηαιχηε, ζα κπνξνχζε λα ζεσξεζεί φηη δελ κεηαβάιιεηαη κε ηελ κεηαβνιή ηεο πίεζεο, νκνίσο θαη γηα ηε ζηαζεξά αληίδξαζεο ηνπ θάζε ζπζηαηηθνχ. Έηζη κπνξεί λα θαηαζθεπαζηεί κηα εμίζσζε απφ ηελ νπνία ζα ππνινγίδνληαη νη ξπζκνί αληίδξαζεο γηα ζεξκνθξαζία κε κηθξή απφθιηζε ηνπο 523Κ. φπνπ i=mac, SAC, GBL θαη n-butanol θαη j=mac, SAC, GBL θαη H2. Η παξαηεξνχκελε θηλεηηθή ζπκπεξηθνξά δείρλεη φηη ε πδξνγφλσζε ηνπ καιετθνχ νμένο ζε ηεηξαυδξνθνπξάλε ζπκβαίλεη θπξίσο κέζσ αληηδξάζεσλ ζε ζεηξά κε δχν δηαθνξεηηθά ρξνληθά ζηάδηα. Πξψην ζηάδην είλαη ηεο ηάμεο ησλ ιίγσλ ιεπηψλ θαη αληηζηνηρεί ζηελ πδξνγφλσζε ηνπ καιετθνχ νμένο θαη ηνπ ειεθηξηθνχ νμένο. Δδψ ε αληίδξαζε αλαζηέιιεηαη απφ ηελ ζπγθέληξσζε ηνπ καιετθνχ νμένο ζηνλ θαηαιχηε. Όηαλ ε ζπγθέληξσζε ηνπ καιετθνχ νμένο ζην θαηαιχηε πιεζηάζεη κηα κηθξή ηηκή θαη ε ζπγθέληξσζε ηνπ ειεθηξηθνχ νμένο πξνζεγγίζεη ην κέγηζηφ ηεο, ηφηε εκθαλίδνληαη νη επφκελεο αληηδξάζεηο πδξνγφλσζεο ζηνλ αληηδξαζηήξα κε ζεηξά. 11

40 Απφ απηφ εμάγεηαη ην ζπκπέξαζκα φηη ε ζχλζεζε ηνπ θαηαιχηε πξέπεη λα απνηειείηαη απφ δηάθνξεο ελψζεηο θαηαιχηε θαη φρη απφ κία, ψζηε λα επλνεζνχλ θαη ηα αξγά ζηάδηα ηεο φιεο αληίδξαζεο. Έλαο άιινο ηξφπνο ππνινγηζκνχ ηεο ζηαζεξάο ξπζκνχ αληίδξαζεο είλαη λα ζπκπεξηιεθζεί ε πίεζε ηνπ πδξνγφλνπ, ε κάδα ηνπ θαηαιχηε θαη ε ηξνθνδνζία ηνπ καιετθνχ νμένο ζε %w/w. Η εμίζσζε πνπ δίλεη ηελ ζηαζεξά ξπζκνχ αληίδξαζεο ζπλαξηήζεη πίεζεο, κάδαο θαηαιχηε θαη ηξνθνδνζίαο είλαη: φπνπ: T: ζεξκνθξαζία αληίδξαζεο ζε Κ Η2 : ε κεξηθή πίεζε ηνπ πδξνγφλνπ ζε psi, Cat : ην βάξνο ηνπ θαηαιχηε ζε g θαη %ΜΑC : ε %w/w ηξνθνδνζία ηνπ καιετθνχ νμένο. Με κηα κηθξή ηξνπνπνίεζε ηεο εμίζσζεο δίλεηαη ε παξαθάησ ζρέζε: ε νπνία φπσο είλαη θαλεξφ είλαη ε εμίζσζε Arrenhius κε πξνεθζεηηθφ ζπληειεζηή ίζν κε, b, c, d 1. ηoπο παξαθάησ πίλαθεο δίλνληαη νη ηηκέο ηνπ a, ην νπνίν ηζνχηαη κε Ea/R, θαη ηνπ ΜΑC)d. k1 (%ΜΑC)d 0,6222 a Πίλαθαο 2.3: ηαζεξέο ηεο k1. Η ζηαζεξά ηαρχηεηαο k1 ζα κπνξνχζε λα ζεσξεζεί φηη είλαη ηνπ ειεθηξηθνχ νμένο κηα θαη ην καιετθφ νμχ πδξνγνλψλεηαη ηαρχηαηα. Παξ φια απηά ε ζηαζεξά ηαρχηεηαο ηνπ ειεθηξηθνχ νμένο ζα ζεσξεζεί πσο είλαη 10 θνξέο κεγαιχηεξε ηνπ καιετθνχ νμένο, κηα θαη ε κεηαηξνπή ηνπ είλαη ζρεδφλ 100%. k3 k3a k3b k3c (%ΜΑC)d 0,1618 0, ,93 0,2333 a

41 k3d ,28 Πίλαθαο 2.4: ηαζεξέο ηεο k3. k4a k4b k4c (%ΜΑC)d 35,92 0, ,59 a Πίλαθαο 2.5: ηαζεξέο ηεο k4. k5a k5b (%ΜΑC)d 2, ,15 a Πίλαθαο 2.6: ηαζεξέο ηεο k5. Αλ θαη ηα b θαη c κπνξνχλ λα παίξλνπλ ηηκέο πνπ λα δηαθέξνπλ κεηαμχ ηνπο παξ φια απηά νη ηηκέο ηνπο είλαη θνληά ζηελ κνλάδα, 1. Απφ φιεο ηηο ζηαζεξέο ξπζκνχ αληίδξαζεο απηή πνπ δελ επεξεάδεηαη θαηά πνιχ απφ ηε ηξνθνδνζία θαη ηελ ζεξκνθξαζία είλαη ε παξαγσγή ηεο 1,4 βνπηαλνδηφιεο, ζε ζρέζε κε ηα ππφινηπα πξντφληα. ηα ππνπξντφληα, ηα νπνία παξάγνληαη απφ ηελ πδξνγφλσζε ηεο γ-βνπηπξνιαθηφλεο, παξαηεξείηαη κεγάιε εμάξηεζε ηεο ζηαζεξάο ξπζκνχ αληίδξαζεο απφ ηελ ζεξκνθξαζία θαη γηα κεηαβνιέο ηεο απφ 150νC έσο 275νC ε παξαγσγή ηνπο απμάλεηαη απφ 4% έσο θαη 18%, αληίζηνηρα, ζε ζρέζε κε ηελ παξαγσγή ηεο 1,4 βνπηαλνδηφιεο. Γηα λα γίλεη κία εθηίκεζε ησλ αληηδξάζεσλ πξέπεη λα ππνινγηζηνχλ νη ζηαζεξέο ηνπ ξπζκνχ αληίδξαζεο. Γηα λα γίλεη εθηθηφ απηφ πξέπεη λα ππνινγηζηεί ε κεξηθή πίεζε ηνπ πδξνγφλνπ θαη ηνπ θαηαιχηε. Η κεξηθή πίεζε ηνπ πδξνγφλν είλαη ε ζπλνιηθή πίεζε πνπ έρεη ε παξνρή ησλ ζπζηαηηθψλ θαηά ηελ αληίδξαζε επί ην γξακκνκνξηαθνθιάζκα ηνπ. Η κάδα ηνπ θαηαιχηε ππνινγίδεηαη απφ ην ξπζκφ αληίδξαζεο. Ο ξπζκφο αληίδξαζεο ηζνχηαη κε 600kg THF/hr-1000kg θαηαιχηε. Γεδνκέλνπ φηη ε παξαγσγή ηεηξαυδξνθνπξάλεο ζηνλ αληηδξαζηήξα είλαη 3844,12kg THF, ε κάδα ηνπ θαηαιχηε ππνινγίζηεθε ίζε κε 6406,87kg. Η πίεζε ηνπ πδξνγφλνπ ζηνλ αληηδξαζηήξα κπνξεί λα ππνινγηζηεί κέζσ ηνπ ηχπνπ ηεο κεξηθήο πίεζεο, δειαδή =70,79bar. ην παξαθάησ πίλαθα δίλνληαη φιεο νη ζηαζεξέο ξπζκνχ αληίδξαζεο θαη ηηο αληηδξάζεηο ζηελ ελφηεηα αληηδξάζεηο θαηά ηελ πδξνγφλσζε καιετθνχ νμένο. 13

42 * ( )( ) ,5 10, ,6 6,02 22,9 5,27 k1 k3 k3a k3b k3c k3d k4a k4b k4c k5a k5b Πίλαθαο 2.7: ηαζεξέο ξπζκνχ αληίδξαζεο. Θεξκνδπλακηθή αλάιπζε ηελ ελφηεηα απηή ζα παξνπζηαζηνχλ ηα ζεξκνδπλακηθά κνληέια πνπ ελδηαθέξνπλ πεξηζζφηεξν ζηηο δηεξγαζίεο ηνπ εξγνζηαζίνπ. Σν εξγνζηάζην φπσο θαίλεηαη θαη απφ ην δηάγξακκα ξνήο απνηειείηαη απφ θιαζκαηηθέο ζηήιεο, αληιίεο, ελαιιάθηεο, δηαρσξηζηήξεο θαη έλαλ αληηδξαζηήξα. Απφ φιεο ηηο δηεξγαζίεο πνπ πξαγκαηνπνηνχληαη θαηά ηελ ιεηηνπξγία ηνπ εξγνζηαζίνπ, απηή πνπ ρξεηάδεηαη ζεξκνδπλακηθή αλάιπζε είλαη ε πδξνγφλσζε ηνπ καιετθνχ νμένο ζηνλ αληηδξαζηήξα. Δπεηδή ηα πξντφληα ηεο αληίδξαζεο πξέπεη λα εμάγνληαη απφ έλα ξεχκα θαη επεηδή πξντφληα ησλ αληηδξάζεσλ πδξνγφλσζεο εκπεξηέρνπλ θαη αέξηα, πξέπεη λα εμεηαζηεί αλ ην εμψζεξκν ησλ αληηδξάζεσλ είλαη αξθεηφ ψζηε ηα πξντφληα ή ηα αληηδξψληα λα βξεζνχλ ζηελ αέξηα θάζε ηνπο. Έηζη πξέπεη λα ππνινγηζηεί ην εμψζεξκν ησλ αληηδξάζεσλ θαη ε ελζαιπία εμάηκηζεο ησλ πγξψλ νπζηψλ, ψζηε λα επηιερζεί ν θαηάιιεινο αληηδξαζηήξαο, αδηαβαηηθφο ή ζπλερνχο έξγνπ. Γηα ησλ ππνινγηζκφ απηψλ ησλ κεγεζψλ ρξεζηκνπνηήζεθε ε εμίζσζε ηνπ G.R.Kirchhoff, θαζψο θαη νη πίλαθεο Π-1 θαη Π-2 ηνπ παξαξηήκαηνο. Η εμίζσζε ηνπ G.R.Kirchhoff είλαη ε παξαθάησ θαη ηα απνηειέζκαηα ηεο επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ βξίζθνληαη ζην πίλαθα 2.4. : είλαη ε ελζαιπία ρεκηθήο αληίδξαζεο γηα ηε θάζε αληίδξαζε ηνπ παξαθάησ πίλαθα θαη ηζνχηαη κε Α, Α=Η,Cp. 14