١. نبذة عامة عن حمض الأكريليك: يُعد حمض الأكريليك (AA) حمضًا عضويًّا غير مشبعٍ مهمًّا ومركبًا أوليًّا كيميائيًّا أساسيًّا. وتحتوي تركيبته الجزيئية على مجموعة كربوكسيلية ورابطة ثنائية بين ذرتي كربون، ما يمنحه تفاعلية كيميائية عالية. وهو...
مشاركة
حمض الأكريليك (AA) هو حمض عضوي غير مشبع مهم ومونومر كيميائي أساسي. وتحتوي تركيبته الجزيئية على مجموعة كربوكسيل ورابطة ثنائية بين ذرتي كربون، ما يمنحه تفاعلية كيميائية عالية.
ويُستخدم على نطاق واسع في إنتاج البوليمرات فائقة الامتصاص، وإسترات الأكريليك، واللصقات، والدهانات، والمستحلبات، ومختلف مواد البوليمر الوظيفية.
يتم إنتاج حمض الأكريليك الصناعي بشكل رئيسي عبر الأكسدة الحفازة للبروبيلين أو الأكرولين. وعادةً ما يحتوي حمض الأكريليك الخام على الماء وحمض الأسيتيك وحمض الفورميك والأسيتالدهيد والأكرولين وغيرها من الشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة، وكذلك حمض الماليك/أنهيدريد الماليك والبنزالديهايد وأوليجومرات حمض الأكريليك (مثل الديمرات) وغيرها من النواتج الثانوية ذات درجة الغليان المرتفعة. وباعتمادٍ على طريقة التصنيع، قد يتطلّب التحكم في شوائب دقيقة مثل حمض البروبيونيك والفورفورال أيضًا.
درجة غليان حمض الأكريليك عند الضغط الجوي تبلغ حوالي ١٤١°م، وهو أيضًا مونومرٌ قابلٌ للبلمرة بدرجة عالية جدًّا. ويمكن أن تؤدي ارتفاع درجات الحرارة أو ضعف التحكم في المثبِّتات أو ارتفاع الحرارة محليًّا أو تلوُّث المادة بالشوائب إلى زيادة خطر حدوث بلمرة غير مرغوب فيها.
لذلك، تنقية حمض الأكريليك ليست مجرد مسألة رفع درجة نقاء المنتج. بل يجب أن يتناول أي عملية موثوقة في الوقت نفسه إزالة الشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة، واسترجاع حمض الأكريليك من الرواسب الثقيلة، والتحكم في البلمرة طوال نظام التنقية بالكامل.
أما بالنسبة لحمض الأكريليك الجليدي عالي النقاء (GAA)، فإن هدف نقاء المنتج يكون عمومًا فوق ٩٩,٥٪، مع متطلبات صارمة فيما يخص محتوى الرطوبة واللون والمثبِّت.
قد يحتوي حمض الأكريليك الخام على الماء وحمض الأسيتيك وحمض الفورميك ومختلف شوائب الألدهيد ذات درجات الغليان المختلفة. ويمكن لإزالة جزء من المكونات الخفيفة عبر التبخر البسيط أن تُحقِّق بعض النتائج، لكن من الصعب التحكم باستمرار في بقايا الأحماض والألدهيدات والرطوبة في المنتج النهائي.
يكتسب هذا الأهميةَ البالغةَ عندما يُستخدم حمض الأكريليك في بلمرة المرحلة اللاحقة. فقد تؤثر الشوائبُ حتى بأقل الكميات على نقاء المنتج ولونه وسلوكه أثناء البلمرة وجودة البوليمر النهائي.
تستخدم شركة YHCHEM عملية التقطير الفرقي تحت الفراغ لفصل الماء والشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة استنادًا إلى الاختلافات في الطابع الطيار. وبدمج حشوات منخفضة الفقد في الضغط والتحكم الأمثل في التدفق العائد وانخفاض كمية السائل المحتبس، فإن النظام يحسّن كفاءة الفصل مع تقليل زمن بقاء حمض الأكريليك في المناطق ذات الحرارة المرتفعة.
أما بالنسبة للمواد الأولية التي تحتوي على نسبة رطوبة مرتفعة نسبيًّا أو التي تضم ملامح شوائب أكثر تعقيدًا، فيمكن أيضًا إدماج وحدات إضافية لإزالة الرطوبة أو وحدات المعالجة المبدئية في هذه العملية.
في عمليات التقطير الدفعي التقليدية، قد يبقى حمض الأكريليك في غلاية إعادة الغليان وقاعدة العمود لفترات طويلة. وعندما ترتفع درجات الحرارة المحلية بشكل مفرط أو تصبح ظروف المثبِّط غير مستقرة، قد يخضع حمض الأكريليك للارتباط الثنائي أو البلمرة. وقد تتراكم البوليمرات الناتجة على مبادلات الحرارة والمواد الملءية والأنابيب، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة انتقال الحرارة، وزيادة سقوط الضغط، والتلوث، بل وحتى الانسداد.
تُستخدم التشغيلة تحت الفراغ لتقليل درجة حرارة تبخر حمض الأكريليك، بينما تساعد التغذية والتفريغ المستمرتان مع تصميم نظام منخفض السعة على تقصير زمن بقائه في المناطق ذات الحرارة العالية.
كما يمكن للنظام دمج إدخال المثبِّط ومراقبة درجة الحرارة والتحكم في الفراغ وربطات الأمان عند ارتفاع درجة الحرارة غير الطبيعي. وبتنسق درجة الحرارة ومستوى الفراغ وزمن البقاء وظروف المثبِّط، تقلل هذه الطريقة من مخاطر البلمرة من زاويتي تصميم العملية وتصميم المعدات.
مع تقدم عملية التقطير، تتراكم مركبات الماليك وثنائيات حمض الأكريليك والبوليمرات القصيرة وغيرها من الشوائب ذات درجة الغليان العالية تدريجيًّا في قاع العمود. إن تسخين هذا البقايا الثقيلة باستمرار لا يرفع استهلاك الطاقة فحسب، بل قد يُسرِّع أيضًا من عمليات التكوُّن الثنائي والبلمرة. ومع ذلك، فإن تصريف هذه البقايا مباشرةً قد يؤدي إلى فقدان كبير لكميات قابلة للاسترداد من حمض الأكريليك.
يتم تركيب مبخر ذي فيلم مكشوف بعد نظام التقطير لاسترداد حمض الأكريليك من البقايا الثقيلة بشكلٍ أعمق. وتوزِّع الشفرة الدوارة المادة على شكل فيلم رقيق ومتجانس على السطح المسخَّن. وبذلك يمكن لحمض الأكريليك المتبقي أن يتبخَّر بسرعة خلال زمن إقامة قصير جدًّا، بينما تُصرَف ثنائيات الحمض والبوليمرات القصيرة وغيرها من البقايا ذات درجة الغليان العالية باستمرار من مخرج الطور الثقيل.
التقطير للتنقية الرئيسية + تبخير الفيلم المكشوف لاسترداد البقايا
بدلاً من إجبار عمود التقطير على تبخير بقايا القاع المركَّزة تدريجيًّا باستمرار، يوفِّر مُبخِّر الفيلم الممسوح طريقةً أكثر ملاءمةً لاسترجاع حمض الأكريليك القيِّم مع تقليل أقصى حدٍّ من التعرُّض الحراري الطويل.
وبالنظر إلى خصائص حمض الأكريليك — ومنها سهولة بلمرته، وتعقُّد تركيب الشوائب، وصعوبة معالجة البقايا عالية الغليان — تقترح شركة ييه تشيم عملية تطهير مستمرة متكاملة تشمل:
المعالجة الأولية للتغذية → إزالة الخفيفة تحت فراغ / إزالة الماء → تقطير حمض الأكريليك → استرجاع بقايا الفيلم الممسوح → تكثيف المنتج وتثبيته
ويسمح الجمع بين التقطير تحت فراغ والتبخير بواسطة الفيلم الممسوح بمعالجة أنواع مختلفة من الشوائب في مراحل عملية مخصصة.
قبل التكرير، يتم تحليل تركيب المادة المُغذِّية ومحتواها من الرطوبة والشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة والمكونات ذات درجة الغليان المرتفعة وظروف المثبِّط. وحسب خصائص المادة الفعلية، يمكن تجهيز أنظمة الترشيح والسخونة المبدئية وإضافات المثبِّط لتوفير ظروف تغذية مستقرة للعملية اللاحقة من التقطير.
يؤدي التشغيل تحت الفراغ إلى خفض درجة حرارة الفصل في النظام. وبفضل انتقال الكتلة متعدد المراحل بين الطور الغازي والطور السائل داخل عمود التقطير، يمكن إزالة الماء وحمض الأسيتيك وغيرها من المكونات ذات درجة الغليان المنخفضة بكفاءة.
يتم تحسين نسبة التدفق العائد وموضع إدخال المادة المُغذِّية والحمل الداخلي للعمود لتحقيق فصل فعّال للمكونات الخفيفة مع تقليل أقصى حدٍ ممكن لفترة بقاء حمض الأكريليك في المناطق ذات الحرارة المرتفعة.
بعد إزالة المكونات الخفيفة، يدخل المادة عمود التكرير الرئيسي. ويتم تحسين نقاء حمض الأكريليك أكثرَ عبر التحكم المنسق لمستوى الفراغ ونسبة التدفق العائد وكمية السائل المحتبس وحمولة حرارة المرجل.
بالنسبة للمواد الخام الخاصة التي تحتوي على مستويات مرتفعة نسبيًّا من الشوائب ذات درجات الغليان القريبة مثل حمض البروبيونيك، يجب تصميم مسار التكرير خصيصًا وفقًا لتركيب الكروماتوجرافيا الغازية للمادة الداخلة ومواصفات المنتج المستهدف، بدلًا من الاعتماد فقط على رفع درجة الحرارة أو زيادة نسبة التدفق العائد.
تدخل بقايا الغليان العالي الخارجة من قاع عمود التقطير باستمرار إلى جهاز التبخر ذي الفيلم الممسوح. وتُشكِّل الماسحة المادة على هيئة فيلم رقيق متجانس، ما يحسِّن بشكل كبير انتقال الحرارة والكتلة.
يتبخَّر حمض الأكريليك القابل للاسترجاع الموجود في البقايا بسرعة ويتكثَّف، بينما تُطرَد ثنائيات الجزيئات والجزيئات المتعددة والبوليمرات وغيرها من الشوائب عالية الغليان من مخرج الطور الثقيل.
الغرض الرئيسي من هذه المرحلة هو استرجاع حمض الأكريليك القيّم من بقايا قاع العمود، وتقليل خسائر المواد الأولية، والحدّ من مخاطر التبلمر المرتبطة بالتسخين المطوّل في جهاز إعادة الغليان.
يُكثَّف حمض الأكريليك النقي ويُنقل إلى خزان تخزين المنتج. ويمكن التحكم في تركيز المثبِّط وظروف التخزين وفقًا لمواصفات المنتج المطلوبة.
يمكن تجهيز النظام الكامل بوظائف رصد وربط تلقائي لدرجة الحرارة والضغط والفراغ والتبريد وإمداد المثبِّط. وفي حالة ارتفاع درجة الحرارة بشكل غير طبيعي أو تقلبات في الفراغ أو عطل في نظام التبريد، يمكن تفعيل إجراءات وقائية مناسبة لتحسين سلامة التشغيل المستمر وموثوقيته.
المعالجة المبدئية → إزالة الخفيفة تحت فراغ → التقطير
الهدف الرئيسي هو التحكم في الرطوبة وحمض الأسيتيك والشوائب الأخرى ذات درجة الغليان المنخفضة، لكي يحقِّق حمض الأكريليك المتطلبات المفروضة في عمليات الإسترification التالية أو عمليات البلمرة التقليدية.
إزالة الدقيق للنهايات الخفيفة → تقطير تنقية تحت الفراغ → استرجاع البقايا بواسطة طبقة فيلم ممسوحة → تثبيت المنتج
يمكن تصميم هذه العملية لتحقيق نقاءٍ لحمض الأكريليك بنسبة ٩٩,٥٪ أو أعلى، مع توفير تحكمٍ أدق في الرطوبة والشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة ولون المنتج.
للاستخدامات التي تتطلب شروطاً أكثر صرامةً فيما يتعلَّق بالشوائب النزرة مثل حمض البروبيونيك والألدهيدات ومركبات الماليك، يمكن تخصيص عملية التنقية وفقاً لتركيب الغاز الكروماتوجرافي للمدخلات، والنقاء المستهدف والسعة المعالجة المطلوبة.
درجة حرارة أقل وزمن بقاء أقصر. يقلل التقطير بالفراغ من درجة حرارة التشغيل، بينما يقلل التبخر بطبقة رقيقة مسحوبة من التعرض الحراري للبقايا الثقيلة. وهذا يساعد في تقليل التكاثر الثنائي والتكاثر المتعدد وتراكم الرواسب على المعدات.
فصل مرحلي للشوائب الخفيفة والثقيلة. يُزيل قسم التقطير الأمامي الماء والشوائب ذات نقطة الغليان المنخفضة، بينما يستعيد مبخر الطبقة الرقيقة المسحوبة حمض الأكريليك من البقايا عالية الغليان. وكل وحدة فصل تؤدي المهمة التي صُمّمت خصيصًا لأجلها بأفضل كفاءة.
استرجاع أعلى لحمض الأكريليك. يمكن استرجاع كمية قيمة من حمض الأكريليك المتبقي في بقايا قاع العمود، مما يقلل من خسائر المواد الأولية الناتجة عن تصريف المكونات الثقيلة.
억ثبات مخصص لمنع التكاثر المتعدد والتحكم في السلامة. يمكن إدارة جرعات المثبِّت ودرجة الحرارة والفراغ وزمن التواجد كنظام متكامل مصمم خصيصًا وفق خصائص تكاثر حمض الأكريليك المتعدد.
معالجة مستمرة متكاملة. يمكن دمج عمليات التقطير، والتقطير بطبقة رقيقة مسحوبة، والتكثيف، والفراغ، والتحكم في درجة الحرارة، والأتمتة في نظامٍ كاملٍ مناسبٍ لتطوير العمليات، والتحقق من صلاحيتها على نطاق نموذجي، وتوسيع نطاق الإنتاج، والإنتاج الصناعي المستمر.
كانت شركة جديدة لإنتاج المواد في إقليم جيانغسو تواجه صعوبات أثناء تنقية حمض الأكريليك الخام الذي يحتوي على مركبات الماليك، وأشكال ثنائيّة حمض الأكريليك، وبوليمرات قصيرة السلسلة، وغيرها من الشوائب عالية الغليان.
استخدمت العملية الأصلية التقطير الطردي بالفراغ. ولتحسين استرداد حمض الأكريليك، كان لا بد من تسخين بقايا قاع العمود باستمرار لفترات طويلة.
مع زيادة تركيز المكونات الثقيلة، بقي حمض الأكريليك في ظروف درجة الحرارة العالية لفترات أطول. وأدى ذلك تدريجيًّا إلى ترسيب البوليمرات، وانخفاض كفاءة انتقال الحرارة، وتلوث المعدات، وانسداد الأنابيب. وفي الوقت نفسه، طُرِدَ كمّيّة كبيرة من حمض الأكريليك القابل للاسترداد مع البقايا الثقيلة، بينما كانت عمليات الإيقاف المتكررة ضرورية لتنظيف المعدات.
لحل مشكلتي طول فترة التواجد عند درجات الحرارة العالية وضعف الاسترجاع من البقايا الثقيلة، قام يه تشيم (YHCHEM) بتحديث العملية لتكون:
عمود تقطير فراغي + مبخر ذو فيلم مكشوف
يؤدي عمود التقطير الفراغي الفصل الرئيسي لحمض الأكريليك عن الماء وحمض الأسيتيك والشوائب الأخرى ذات نقطة الغليان المنخفضة. ثم تُنقل البقايا ذات نقطة الغليان العالية من قاع العمود باستمرار إلى المبخر ذي الفيلم المكشوف، حيث يتبخر حمض الأكريليك المتبقي بسرعة من على سطح الفيلم الرقيق ويُسترجع عبر التكثيف.
يتم تصريف الديمرات والأوليغومرات وبقايا البوليمر من مخرج الطور الكثيف. كما يشمل النظام تحكّمًا في المثبِّط ودرجة الحرارة والفراغ لتقليل مخاطر التبلمر بشكلٍ إضافي.
بعد تحسين العملية، انخفضت مخاطر تبلمر المواد وتراكم الرواسب على المعدات بشكلٍ ملحوظ. ويمكن الحفاظ على نقاء حمض الأكريليك ضمن النطاق المستهدف البالغ ٩٩,٥٪ أو أكثر. كما تم استرجاع المكونات القيّمة الموجودة في البقايا الكثيفة بشكلٍ إضافي، وانخفضت وتيرة تنظيف المعدات، وتحسّنت استقرار التشغيل المستمر.
المفتاح في عملية تصفية حمض الأكريليك لا يقتصر على تحقيق نقاء أعلى للمنتج فحسب، بل يتعدّاه إلى ضرورة توفير فصلٍ مستقرٍ للشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة والبقايا ذات درجة الغليان المرتفعة وحمض الأكريليك القيّم، مع تقليل مخاطر التبلمر إلى أدنى حدٍ ممكن.
من خلال دمج التقطير بالفراغ، والتبخير بطبقة رقيقة مكشوفة، والتحكم الآمن المخصص في تثبيط البلمرة، تقوم شركة YHCHEM بفصل مجموعات الشوائب المختلفة في مراحل معالجة مخصصة.
يساعد هذا النهج في تقليل مدة التعرض لدرجات الحرارة العالية، وخفض الفاقد من حمض الأكريليك في الرواسب الموجودة في قاع الأعمدة، وتحسين جودة المنتج، وتعزيز القدرة التشغيلية المستمرة للنظام ككل.
يمكن لشركة YHCHEM توفير حلول متكاملة تشمل العمليات والمعدات الخاصة بتنقية حمض الأكريليك، واسترجاع الرواسب عالية الغليان، وإنتاج حمض أكريليك عالي النقاء، واختبارات النماذج الأولية، وتوسيع العمليات المستمرة على نطاق صناعي.
EN
AR
BG
HR
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
HU
TH
TR
GA
BE
BN
