مقدمه
استئارات سوربیتن از خانواده استرهای اسید چرب سوربیتن است و به صورت مختصر سوربیتن استر نامیده می‌شود. استر استئاریک اسید سوربیتن یک فعال کننده سطحی است. از این فعال کننده به عنوان امولسیفایر استفاده می‌شود و نسبت به سایر امولسیفایرها با بدن انسان سازگارتر است. از دیگر کاربردهای این فعال کننده سطحی میتوان به فراورده‌های آرایشی بهداشتی، دارویی و سایر صنایع شیمیایی اشاره کرد. به دلیل مقدار کم HLB استئارات سوربیتن، این امولسیفایر برای امولسیون‌های خانواده آب در چربی مناسب است با توجه به مزیت‌های بسیار استئارات سوربیتن، تولید آن در جهان رو به افزایش است و مشکل اصلی استفاده از این فعال کننده سطحی قیمت گران آن است. مطالعات انجام شده درباره تولید این محصولات اغلب جنبه تجاری دارد و نتایج آنها به صورت کامل منتشر نمی‌شود.
شرح فرآیند
با توجه به نیاز شرکت رجا شیمی به تولید صنعتی سوربیتان مونو اولئات و نظر به اهمیت اقتصادی تولید این ماده در صنعت مخصوصا در شرکت رجا شیمی این پروژه برای تولید صنعتی آن منعقد گردید. تولید صنعتی سوربیتان مونو اولئات در این پروژه بر اساس اطلاعات به دست امده از پتنتها و نیز نوشتار ها و مقالات شیمی در این زمینه و استفاده از مواد اولیه تولید داخلی، طراحی و ابتدا در فاز ازمایشگاهی در مجاورت کاتالیزورهای مختلف انجام و در نهایت یک بچ صنعتی در مقیاس یک تن در محل کارخانه اجرا شد. به طور خلاصه این طرح شامل 3مرحله: 1- ابگیری و 2- مرحله حلقوی شدن و نیز اتری شدن سوربیتول و تولید سوربیتان در مجاورت کاتالیزور و نهایتا 3- استری شدن سوربیتان با اولئیک اسید.
در این پروژه مراحل سنتز سوربیتان مونو اولئات ابتدا در آزمایشگاه بهینه شد و در نهایت در اجرا در محل مجتمع رجا شیمی به عنوان یک پروژه صنعتی تحویل کارفرما گردید از دستاوردهای این طرح میتوان به رفع نیاز مجتمع شیمیایی رجا شیمی برای تهیه سوربیتان مونو اولئات اشاره کرد و نیاز این شرکت برای تولید این ماده که قبلا خریداری میشده و یا تهیه ان به محصول با خواص مد نظر منجر نمیشده است اشاره نمود.
نتیجه گیری
شبیه‌سازی تولید سوربیتان مونو اولئات، به ویژه با استفاده از نرم‌افزاری مانند اسپن پلاس، معمولاً شامل خلاصه‌سازی یافته‌های کلیدی، ارزیابی اثربخشی فرآیند و شناسایی زمینه‌های تحقیق یا بهینه‌سازی بیشتر می‌شود. در اینجا برخی از نتیجه‌گیری‌های کلی مرتبط آورده شده است:
۱. راندمان فرآیند: شبیه‌سازی نمای کلی دقیقی از فرآیند تولید سوربیتان مونو اولئات ارائه داده است، که راندمان واکنش در شرایط مختلف را برجسته می‌کند. پارامترهای بهینه واکنش، مانند دما، فشار و غلظت کاتالیزور، شناسایی شده‌اند که منجر به بازدهی و خلوص بالاتر سوربیتان مونو اولئات می‌شوند.
۲. سینتیک واکنش: شبیه‌سازی به طور مؤثری سینتیک واکنش را مدل‌سازی کرده است، که رابطه بین غلظت واکنش‌دهنده و زمان را نشان می‌دهد. این نشان داد که واکنش از یک مرتبه خاص پیروی می‌کند که به درستی توسط نرم‌افزار ثبت شده است. هرگونه انحراف از مسیر واکنش مورد انتظار شناسایی و تجزیه و تحلیل شده است که منجر به درک بهتر مکانیسم واکنش می‌شود.
۳. مصرف انرژی: نیازهای انرژی برای فرآیند ارزیابی شده است. شبیه‌سازی به شناسایی مراحل مصرف انرژی کمک کرد که میتوان آن را کاهش داد، و فرآیند را مقرون به صرفه‌تر و سازگارتر با محیط زیست کرد.
۴. تراز مواد: شبیه‌سازی اطمینان حاصل کرد که تراز مواد در طول فرآیند حفظ شود. این به تأیید سازگاری فرآیند و شناسایی هرگونه تلفات یا ناکارآمدی احتمالی در سیستم کمک کرد.
۵. توجیه اقتصادی: یک تحلیل اقتصادی اولیه، مبتنی بر داده‌های شبیه‌سازی، نشان داد که تولید سوربیتان مونو اولئات در شرایط بهینه می‌تواند از نظر تجاری توجیه‌پذیر باشد. تحلیل هزینه مواد اولیه، انرژی و سایر منابع برای تعیین سوددهی کلی فرآیند در نظر گرفته شده است.
۶. مقیاس‌پذیری: نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که فرآیند را میتوان با تنظیمات جزئی از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی افزایش داد. تحلیل مقیاس‌پذیری نشان داد که فرآیند قوی و قابل انطباق با حجم تولید بزرگ‌تر است.
۷. تأثیر زیست‌محیطی: تأثیر زیست‌محیطی فرآیند تولید ارزیابی شد، که شبیه‌سازی نشان داد که میتوان در برخی زمینه‌ها زباله‌ها و انتشارات را کاهش داد. استفاده از اصول شیمی سبز، مانند انتخاب حلال‌ها یا کاتالیزورهای بی‌ضرر، برای کاهش تأثیر زیست‌محیطی ارزیابی شد.
۸. توصیه‌ها برای کار آینده: شبیه‌سازی زمینه‌های تحقیق بیشتر را برجسته کرد، مانند بررسی کاتالیزورهای جایگزین یا شرایط واکنش برای افزایش بیشتر بازدهی و انتخاب‌پذیری. توصیه می‌شود نتایج شبیه‌سازی را به صورت آزمایشی تأیید کنند تا قبل از اجرای کامل، دقت و قابلیت اطمینان آنها را تضمین کنند.
این نتیجه‌گیری‌ها به سنتز یافته‌های شبیه‌سازی کمک می‌کنند و نمای کلی کاملی از فرآیند ارائه می‌دهند و تلاش‌های آینده در تولید سوربیتان مونو اولئات را هدایت می‌کنند.
پژوهش حاضر در دو بخش اصلی به انجام رسیده است:
مدل‌سازی و شبیه‌سازی: فرآیند تولید سوربیتان مونو اولئات با استفاده از نرم‌افزار اسپن پلاس مدل‌سازی شده و با اجرای شبیه‌سازی‌های متعدد، شرایط بهینه عملیاتی جهت دستیابی به حداکثر بازده و حداقل هزینه تعیین گردیده است.
طراحی مهندسی: بر اساس نتایج حاصل از شبیه‌سازی، نمودارهای جریان فرآیندی (PFD) و ابزار دقیق (PID) به منظور ارائه یک تصویر کامل از واحد تولید و تسهیل در مراحل ساخت و راه‌اندازی طراحی شده‌اند.
شبیه سازی تولید سوربیتان مونو اولئات توسط اسپن پلاس
در این پروژه شبیه سازی تولید سوربیتان مونو اولئات توسط اسپن پلاس انجام شده است. پروژه دارای آموزش می باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر تماس بگیرید.