Catalytic distillation
ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન એ પ્રતિક્રિયાશીલ નિસ્યંદનની એક શાખા છે જે દ્રાવણની અંદર પસંદગીયુક્ત રીતે અલગ મિશ્રણ માટે નિસ્યંદન અને ઉત્પ્રેરણની પ્રક્રિયાઓને જોડે છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય ઉત્પ્રેરક કાર્બનિક પ્રતિક્રિયાઓની ઉપજને મહત્તમ કરવાનું છે, જેમ કે ગેસોલિનનું શુદ્ધિકરણ. ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદનનો સૌથી પહેલો કેસ 1966નો હોવાનું માનવામાં આવતું હતું; જો કે, આ વિચારને સત્તાવાર રીતે 1980માં લોરેન્સ એ. સ્મિથ, જુનિયર દ્વારા પેટન્ટ કરવામાં આવ્યો હતો. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ હાલમાં પેટ્રોલને શુદ્ધ કરવા, રબર કાઢવા અને પ્લાસ્ટિક બનાવવા માટે થાય છે. ઉત્પ્રેરક ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્પ્રેરક વિવિધ પદાર્થોથી બનેલા હોય છે અને વિવિધ પદાર્થો પર પેક કરવામાં આવે છે. મોટાભાગના ઉત્પ્રેરક પાઉડર એસિડ, બેઝ, મેટલ ઓક્સાઇડ અથવા મેટલ હેલાઇડ છે. આ પદાર્થો અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે જે પ્રતિક્રિયાના દરને નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બનાવી શકે છે જે તેમને અસરકારક ઉત્પ્રેરક બનાવે છે. જે આકારો પર ઉત્પ્રેરક પેક કરવામાં આવે છે તે ઉત્પ્રેરક બેડ (નિસ્યંદન સ્તંભમાં એક વિસ્તાર જ્યાં પ્રતિક્રિયાશીલ અને ઉત્પ્રેરક ઉત્પાદનો બનાવવા માટે સંપર્કમાં આવે છે) માં સમાન અંતર પ્રદાન કરવા માટે સુસંગત ભૌમિતિક વ્યવસ્થા રચવા માટે સક્ષમ હોવા જોઈએ. આ અંતર એ સુનિશ્ચિત કરવા માટે છે કે ઉત્પ્રેરક સ્તંભની અંદર સમાનરૂપે ફેલાયેલા છે. ઉત્પ્રેરક બેડ મોટાભાગે વિશાળ (લગભગ 50 ટકા ખાલી) હોવો જોઈએ જેથી કોઈપણ બાષ્પીભવન વાયુયુક્ત પ્રતિક્રિયાઓ ઉત્પ્રેરિત થઈ શકે અને વાયુયુક્ત ઉત્પાદનો બનાવી શકે. ઉત્પ્રેરક બેડ પણ સંકોચાય અને વિસ્તૃત થવામાં સક્ષમ હોવો જોઈએ કારણ કે તેને સ્તંભની અંદર દબાણના ફેરફારોને પ્રતિસાદ આપવો પડી શકે છે. ઉત્પ્રેરકોને આકાર પર પેક કરવામાં આવે તે પહેલાં, તેમને પહેલા કાપડ અથવા વાયર જાળી જેવી છિદ્રાળુ વસ્તુ પર પેક કરવામાં આવે છે. કાપડ કપાસ, ફાઇબર ગ્લાસ, પોલિએસ્ટર, નાયલોન અથવા અન્ય સમાન સામગ્રીમાંથી બનાવી શકાય છે. આ જાળી સામાન્ય રીતે એલ્યુમિનિયમ, સ્ટીલ અથવા સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલમાંથી બનાવવામાં આવે છે. આકારની દ્રષ્ટિએ, ઉત્પ્રેરક સામાન્ય રીતે રિંગ્સ, સેડલ્સ, દડા, શીટ્સ, ટ્યુબ્સ અથવા સર્પાકાર પર પેક કરવામાં આવે છે. આ આકારો ફાઇબર ગ્લાસ, ટેફ્લોન અને બિન-પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુઓમાંથી બનાવવામાં આવે છે. સિસ્ટમમાં ઉત્પ્રેરકોને દાખલ કરવામાં આવે તે પહેલાં, તેઓ કાં તો બેગમાં હોય છે, ધાતુની ગ્રિલ્સ અથવા સ્ક્રીન પર જોડાયેલા હોય છે, અથવા પોલિમર ફીણ પર મૂકવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન સ્તંભની અંદર, પ્રવાહી પ્રતિક્રિયાકારકો એક સાથે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે ઉત્પ્રેરિત થાય છે. પરિણામે, ઉત્પાદનો તરત જ બાષ્પીભવન કરવાનું શરૂ કરે છે અને પ્રારંભિક દ્રાવણથી અલગ થાય છે. એક જ ક્ષણે રિએક્ટન્ટ્સને ઉત્પ્રેરિત કરીને અને ગરમ કરીને, નવા રચાયેલા ઉત્પાદનો ઝડપથી સિસ્ટમમાંથી ઉકાળવામાં આવે છે. ઉત્પાદનોના અભાવ સાથે, લે ચેટેલિયરનો સિદ્ધાંત અમલમાં આવે છે અને દૂર કરેલા ઉત્પાદનોને બદલવા માટે પ્રતિક્રિયાકારકોમાંથી નવા ઉત્પાદનો બનાવે છે. ઉત્પાદનો સતત બહાર નીકળતા હોવાથી, સિસ્ટમ ક્યારેય સંતુલન સુધી પહોંચતી નથી. ઉત્પાદનોની સતત રચના પ્રતિક્રિયા પૂર્ણ થવા માટેનું કારણ બને છે. રીફ્લક્સ ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન દ્વારા હાથ ધરવામાં આવતી મોટાભાગની પ્રતિક્રિયાઓમાં, પ્રતિક્રિયાઓ ઘણીવાર ઉત્પાદનો કરતાં વધુ અસ્થિર હોય છે. આને કારણે, રિફ્લક્સ તરીકે ઓળખાતી આંતરિક રિસાયક્લિંગ સિસ્ટમ, કન્ડેન્સર પછી તરત જ લાગુ કરવામાં આવે છે (સ્તંભની અંદરનો વિસ્તાર જ્યાં બહાર નીકળેલા વાયુઓને પ્રવાહીમાં ઠંડુ કરવામાં આવે છે). રિફ્લક્સ કેન્દ્રિત વરાળને ઉત્પ્રેરક વિસ્તારમાં પાછા સ્થાનાંતરિત કરે છે. રિફ્લક્સ કન્ડેન્સ્ડ પ્રવાહીનો એક ભાગ પણ સ્તંભમાં પરત કરે છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે માત્ર સૌથી ઓછા ઉત્કલન બિંદુઓ ધરાવતા ઉત્પાદનો જ કબજે કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ રિફ્લક્સ અશુદ્ધ મિશ્રણ પરત કરે છે, ઉત્પ્રેરક લાંબા સમય સુધી ઉપયોગ માટે ધોવાઇ જાય છે. ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન સ્તંભોની અંદરની પ્રતિક્રિયાઓના પ્રકારોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ દ્વિમિતીકરણ-નબળા અથવા મજબૂત બંધ ધરાવતા બે મોનોમર્સમાંથી એક જ પરમાણુ બનાવવું. પોલિમરાઇઝેશન-બહુવિધ મોનોમર્સમાંથી ત્રિ-પરિમાણીય પરમાણુ બનાવે છે. એથીરીફિકેશન-ઓક્સિજન અણુની આસપાસ બે CHn જૂથો (આલ્કેન) ને બાંધીને અણુ બનાવે છે. એસ્ટરિફિકેશન-ઓક્સિજન (ઓક્સો એસિડ) અને OH જૂથ (હાઇડ્રોક્સિલ) ધરાવતા અણુ સાથે એસિડમાંથી અણુ બનાવે છે. આઇસોમેરાઇઝેશન-તેના વ્યક્તિગત ઘટકો અને તેમના સંબંધિત જથ્થાને બદલ્યા વિના અણુનું માળખું બદલવું. આલ્કિલેશન-CHn જૂથને એક અણુમાંથી બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરવું. હાઇડ્રોજનકરણ-અણુમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઉમેરવું. નિર્જલીકરણ-હાઇડ્રોજન પરમાણુને અણુથી અલગ પાડવું. બે સ્તંભ આસવનમાંથી સુધારા બે સ્તંભ આસવનમાં, ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે ઉત્પ્રેરણ માટે એક સ્તંભ અને પછી આસવન માટે એક સ્તંભની જરૂર પડે છે. આનો અર્થ એ છે કે નિસ્યંદન કંપનીએ બે મોટા સ્તંભોના નિર્માણ માટે તેમજ એક સ્તંભની સામગ્રીને બીજા સ્તંભમાં પરિવહન કરવાની પદ્ધતિ માટે ભંડોળ પૂરું પાડવું પડશે. ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન સાથે, કંપનીએ માત્ર એક સ્તંભને ભંડોળ આપવાની જરૂર છે જે બીજા સ્તંભની કિંમત અને રસાયણોને એક સ્તંભમાંથી બીજા સ્તંભમાં ખસેડવાની કિંમત બંનેને દૂર કરે છે. આ ઓપ્ટિમાઇઝેશન ઓવરહેડ ખર્ચને મૂળ ખર્ચના લગભગ અડધા સુધી ઘટાડે છે. ખર્ચમાં ઘટાડો કરવા ઉપરાંત, ઉત્પ્રેરક નિસ્યંદન કાર્યક્ષમતા અને અસરકારકતામાં એક સીમાચિહ્નરૂપ છે. ઓછો સમય પસાર થાય છે કારણ કે સામગ્રીને સ્તંભમાંથી બીજા સ્તંભમાં ખસેડવાની જરૂર નથી. ઉપરાંત, 96-97% થી 99.9% સુધીની કેટલીક પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રતિક્રિયાકારકોમાંથી પેદા થતી ટકાવારીમાં વધારો થયો છે. સંદર્ભ નિસ્યંદન