Catalytic distillation
उत्प्रेरक आसवन प्रतिक्रियाशील आसवन की एक शाखा है जो विलयन के भीतर चुनिंदा रूप से अलग मिश्रणों के लिए आसवन और उत्प्रेरण की प्रक्रियाओं को जोड़ती है। इसका मुख्य कार्य उत्प्रेरक कार्बनिक प्रतिक्रियाओं की उपज को अधिकतम करना है, जैसे कि गैसोलीन का शोधन। उत्प्रेरक आसवन का सबसे पहला मामला 1966 का माना जाता था; हालाँकि, इस विचार को आधिकारिक तौर पर 1980 में लॉरेंस ए स्मिथ, जूनियर द्वारा पेटेंट कराया गया था। इस प्रक्रिया का उपयोग वर्तमान में गैसोलीन को शुद्ध करने, रबर निकालने और प्लास्टिक बनाने के लिए किया जाता है। उत्प्रेरक उत्प्रेरक आसवन के लिए उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक विभिन्न पदार्थों से बने होते हैं और विभिन्न वस्तुओं पर पैक किए जाते हैं। अधिकांश उत्प्रेरक पाउडर एसिड, क्षार, धातु ऑक्साइड या धातु हैलाइड होते हैं। ये पदार्थ अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं जो प्रतिक्रिया की दर को काफी तेज कर सकते हैं जिससे वे प्रभावी उत्प्रेरक बन जाते हैं। जिन आकृतियों पर उत्प्रेरक को पैक किया जाता है, वे उत्प्रेरक तल (आसवन स्तंभ में एक क्षेत्र जहां अभिकारक और उत्प्रेरक उत्पादों को बनाने के लिए संपर्क में आते हैं) में समान दूरी प्रदान करने के लिए एक सुसंगत ज्यामितीय व्यवस्था बनाने में सक्षम होने चाहिए। यह अंतराल यह सुनिश्चित करने के लिए है कि उत्प्रेरक स्तंभ के भीतर समान रूप से फैले हुए हैं। उत्प्रेरक बिस्तर काफी हद तक विशाल (लगभग 50 प्रतिशत खाली) होना चाहिए ताकि कोई भी वाष्पित गैसीय अभिकारक उत्प्रेरित हो सके और गैसीय उत्पाद बना सके। उत्प्रेरक बिस्तर को सिकुड़ने और विस्तार करने में भी सक्षम होना चाहिए क्योंकि इसे स्तंभ के भीतर दबाव परिवर्तनों का जवाब देना पड़ सकता है। उत्प्रेरक को आकार में पैक करने से पहले, उन्हें पहले कपड़े या तार जाल जैसी छिद्रपूर्ण चीज़ पर पैक किया जाता है। कपड़ा सूती, फाइबर ग्लास, पॉलिएस्टर, नायलॉन या इसी तरह की अन्य सामग्रियों से बनाया जा सकता है। जाली आमतौर पर एल्यूमीनियम, स्टील या स्टेनलेस स्टील से बनाई जाती है। आकार के संदर्भ में, उत्प्रेरक आमतौर पर छल्लों, काठी, गेंदों, चादरों, नलियों या सर्पिल पर पैक किए जाते हैं। ये आकृतियाँ फाइबरग्लास, टेफ्लॉन और गैर-प्रतिक्रियाशील धातुओं से बनाई जाती हैं। प्रणाली में उत्प्रेरक को शामिल करने से पहले, उन्हें या तो थैले में पैक किया जाता है, धातु की ग्रिल या स्क्रीन पर संलग्न किया जाता है, या बहुलक फोम पर रखा जाता है। प्रक्रिया उत्प्रेरक आसवन स्तंभ के भीतर, तरल अभिकारकों को समवर्ती रूप से गर्म करते समय उत्प्रेरित किया जाता है। नतीजतन, उत्पाद तुरंत वाष्पित होने लगते हैं और प्रारंभिक घोल से अलग हो जाते हैं। एक ही समय में अभिकारकों को उत्प्रेरित और गर्म करके, नवगठित उत्पादों को तेजी से प्रणाली से बाहर निकाल दिया जाता है। उत्पादों की कमी के साथ, ले चैटेलियर का सिद्धांत लागू होता है और हटाए गए उत्पादों को बदलने के लिए अभिकारकों से नए उत्पाद बनाता है। चूँकि उत्पाद लगातार बाहर निकल रहे हैं, इसलिए प्रणाली कभी भी संतुलन तक नहीं पहुँचती है। उत्पादों का निरंतर गठन प्रतिक्रिया को पूरा करने का कारण बनता है। उत्प्रेरक आसवन द्वारा की जाने वाली अधिकांश प्रतिक्रियाओं में, अभिकारक अक्सर उत्पादों की तुलना में अधिक अस्थिर होते हैं। इस वजह से, एक आंतरिक पुनर्चक्रण प्रणाली, जिसे रिफ्लक्स के रूप में जाना जाता है, कंडेनसर के ठीक बाद लागू किया जाता है (स्तंभ के भीतर एक क्षेत्र जहां बची हुई गैसों को तरल पदार्थ में ठंडा किया जाता है)। रिफ्लक्स केंद्रित वाष्प को उत्प्रेरक क्षेत्र में वापस स्थानांतरित करता है। रिफ्लक्स संघनित तरल पदार्थों के एक हिस्से को स्तंभ में वापस कर देता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि केवल सबसे कम क्वथनांक वाले उत्पादों को ही पकड़ा जा सके। जैसे ही रिफ्लक्स अशुद्ध मिश्रण लौटाता है, उत्प्रेरक को लंबे समय तक उपयोग के लिए धोया जाता है। उत्प्रेरक आसवन स्तंभों के भीतर प्रतिक्रियाओं के प्रकारों में शामिल हैंः द्विमितीकरण-कमजोर या मजबूत बंधन वाले दो मोनोमर्स से एक अणु बनाना। पोलीमराइजेशन-कई मोनोमर्स से एक त्रि-आयामी अणु बनाना। एथेरिफिकेशन-एक ऑक्सीजन परमाणु के चारों ओर दो सीएचएन समूहों (एल्केन) को बांधकर एक अणु बनाना। एस्टरिफिकेशन-ऑक्सीजन (ऑक्सोएसिड) और एक ओएच समूह (हाइड्रॉक्सिल) युक्त अणु के साथ एक एसिड से एक अणु बनाना। आइसोमेराइजेशन-एक अणु की संरचना को उसके अलग-अलग तत्वों और उनकी संबंधित मात्राओं को बदले बिना बदलना। अल्काइलेशन-एक CHn समूह को एक अणु से दूसरे अणु में स्थानांतरित करना। हाइड्रोजनीकरण-एक अणु में हाइड्रोजन परमाणु जोड़ना। निर्जलीकरण-हाइड्रोजन परमाणुओं को अणु से अलग करना। दो स्तंभ आसवन से सुधार दो स्तंभ आसवन में, वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए उत्प्रेरण के लिए एक स्तंभ और फिर आसवन के लिए एक स्तंभ की आवश्यकता होती है। इसका मतलब है कि आसवन कंपनी को दो बड़े स्तंभों के निर्माण के साथ-साथ एक स्तंभ की सामग्री को दूसरे स्तंभ में ले जाने के लिए एक विधि के लिए धन देना होगा। उत्प्रेरक आसवन के साथ, कंपनी को केवल एक कॉलम को निधि देने की आवश्यकता होती है जो दूसरे कॉलम की लागत और रसायनों को एक कॉलम से दूसरे कॉलम में ले जाने की लागत दोनों को समाप्त कर देता है। यह अनुकूलन ओवरहेड लागत को मूल लागत से लगभग आधा कर देता है। लागत में कटौती के अलावा, उत्प्रेरक आसवन दक्षता और प्रभावकारिता में एक मील का पत्थर है। कम समय खर्च किया जाता है क्योंकि सामग्री को कॉलम से दूसरे कॉलम में ले जाना आवश्यक नहीं है। इसके अलावा, 96-97% से 99.9% तक कुछ प्रतिक्रियाओं में उत्पादों के लिए अभिकारकों से प्राप्त प्रतिशत में वृद्धि हुई। संदर्भ आसवन