105426304 Heuristic for Process Synthesis

(1)

HEURISTIC

FOR

PROCESS

SYNTHESIS

A. RAW MATERIALS AND CHEMICAL REACTIONS

 Heuristic 1 (163)

Pilih bahan baku dan reaksi kimia untuk menghindari atau mengurangi penanganan dan penyimpanan bahan kimia yang berbahaya dan beracun.

B. DISTRIBUSI REAKSI KIMIA

Pakai ekses salah satu reaktan di setiap reaksi untuk bereaksi dengan reaktan kimia yang mahal, beracun, dan berbahaya. MSDSs akan megindikasikan bahan kimia yang beracun dan berbahaya.

Inert Spesies

Ketika produk mendekati murni diinginkan, eliminasi spesies inert sebelum reaksi dioperasikan saat proses separasi sudah tercapai dan saat katalis terganggu oleh pengaruh inert, tetapi tidak ketika banyak panas reaksi eksotermik harus dihilangkan.

Purge Stream

Buang impuritas pada umpan atau yang terbentuk pada reaksi samping reaksi searah saat spesies ini berjumlah banyak dan susah dipisahkan dari seyawa kimia lain. Spesies yang lebih ringan keluar di arus buangan vapor, dan spesies ang lebih berat keluar di arus buangan cairan.

Jangan buang spesies yang mahal atau beracun dan berbahaya, walaupun dalam konsentrasi yang kecil (lihat MSDs). Tambahka separator untuk memisahkan spesies yang mahal. Tambahkan reaktor untuk mengelliminasi, jika mungkin, spesies yang berbahaya dan beracun.

Recycle to Extinction

Produk samping yang diproduksi pada reaksi bolak-balik dalam jumlah sedikit biasanya tidak dimurnikan di separator atau dihilangkan. Malah biasanya direcycle supaya hilang.

Selectivity

(2)

Untuk reaksi yang bersaing, seri maupun paralel, disesuaikan suhu, tekanan, dan katalis untuk mendapatkan yield yang tinggi dari pruduk yang diinginkan. Pada awal distribusi kimia, asumsikan bahwa kondisi memenuhi.

Reactive Separations

Untuk reaksi bolak-balik pada khususnya, membawanya ke peralatan separasi dapan mengghilangkan produk, dan menggeser reaksi ke kanan. Operasi Reaksi-Separasi memberikan distribusi kimia yang berbeda.

C. SEPARATIONS

Separation Involving Liquid and Vapor Mixtures

Separasi campuran liquid menggunakan distilasi, stripping, enhanced (extractive, azeotropic, reactive) distilasi, liquid-liquid extraction, kristalisasi dan atau adsorpsi.

Usaha untuk mengkondesasi atau mengkondensasi sebagian campuran vapor menggunakan cooling water atau refrigerant (lalu pakai Heuristic 9).

Pisahkan campuran vapor menggunakan kondensasi parsial, cryogenic distillation, absorptio, adsorption, membrane separation dan atau desublimation. (Chapter 7).

Kristalisasi bahan inorganik dari larutan aqueous terkonsentrasi menggunakan chilling saat kelarutan berkurang signifikan terhadap penurunan temperatur. Jaga larutan 1-20_F

di bawah temperatur jenuhnya pada knsentrasi yang berlaku. Gunakan kristalisasi dengan evaporasi daripada chilling saat kelarutan tidak berubah signifikan terhadap temparatur.

 Heuristic 13 ( 177)

Kecepatan pertumbuhan kristal kira-kira sama di semua arah, tetapi kristal tidak pernah bulat. Kecepatan pertumbuhan kristal dan ukurannya dipengaruhi oleh derajat supersaturasi, S=C/Csaturation, C=konsentrasi (1.02<S<1.05). Kecepatan pertumbuhan banyak dipengaruhi oleh impuritas dan additif.

(3)

dengan mengikis atau melelehkan untuk menghilangkan kristal. Jika lelehan larutan padat mengulangi lagkah pelelehan dan pembekuan, disebut fractional melt crystallization atau zone melting untuk mendapatkan produk kristalin murni.

Pakai Multiple evaporator, panas latent evaporasi air di kembalikan dan digunakan kembali. Single evaporator, rasio jumlah air yang dievaporasi terhadap jumlah steam external untuk evaporasi 0,8. Untuk 2 efekr asio menjadi 1,6; 3 efek 2,4; begitu juga 4 efek. Elevasi boiling point menyebabkan komponen inorganik terlarut yang dijadikan faktor kontrol dalam memilih nomer efek yang optimal. Pada umumnya elevation antara 3-100_{F diantara boiling point larutan dan air murni. Ketika kenaikan boiling point}

kecil, biaya minimum evaporasi didapat dengan efek 8-10. Ketika kenaikan boiling point cukup besar, nomer efek yang optimal adalah 6 atau kurang. Jika penting, tekan tekanan steam interstage dengan steam jet atau kompreso mekanik

 Heuristic 16

Ketika memakai multipel efek, aliran cairan dan vapor mungkin pada arah yang sama atau berlawanan. Pakai forward feed, dimana aliran liquid dan vapor pada arah yang sama, untuk nomor efek yang kecil dan untuk umpan liquid panas, pompa liquid intermediate tidak dibutuhkan, pompa ini digunakan untuk backward feed. Pakai backward feed, dimana aliran liquid berlawanan dengan aliran vapor, untuk umpan yang dingin, dan atau nomor efek yang kecil, dipakai saat produk ingin dikeringkan sekaligus.

 Heuristic 17

Ketika kristal mudah pecah, efektif washing harus dilakukan, dan pembersihan mother liquor dibutuhkan, menggunakan : grafitasi, top feed horizontal pan filtration untuk slurry yang memfilter pada kecepatan yang cepat, vacum rotary drum filtration untuk slurri yang difilter dengan kecepatan sedang, dan pressure filtration untuk slurri yang difiltr dengan kecepatan yang kecil.

 Heuristic 18

Ketika cake dari moisture content yang rendah didapatkan, pakai : solid bowl centrifugation jika padatan diijinkan di mother liquor, centrifugal filtration untuk slurri jika permbersihan efektif dilakukan.

 Heuristic 19

(4)

secara tidak langsung dari tube, steam yang terbawa, yang merupakan run panjang dryer dan terletak di satu atau dua ring concentric dan di dalam dryer rotating shell. Untuk free flowing partikel yang kecil dengan diameter 1-3mm, ketika pengeringan dengan cepat mungkin terjadi, pakai pneumatic conveying dryer dengan pemanasan langusng. Untuk free flowing partikel yang sangat kecil dengan diameter kurang dari 1mm pakai fluidized bed dryer dengan pemanasan langsung.

 Heuristic 20

Untuk pasta dan slurri dari padatan halus gunakan drum dryer dengan pemanasan tidak langsung. Untuk liquid atau slurri yang dapat dipompa gunakan spray dryer dengan pemanasan langsung.

D. HEAT REMOVAL FROM AND ADDITION TO REACTORS Heat Removal from Exothermic Reactors

 Heuristic 21

Untuk menghilangkan panas reaksi eksotermik yang tinggi, pertimbangkan menggunakan reaktan ekses, inert diluent, atau pendinginan. Ini mempengaruhi distribusi secara kimia dan harus diberikan diawal proses sintesis.

Pendinginan mendadak di dalam reaktor langsung dikontakan dengan pendingin.

 Heuristic 22

Untuk panas reaksi eksotermik yang lebih kecil, sirkulasikan fluida reaktor ke external cooler, atau menggunakan vessel berjaket atau cooling coils. Juga, disarankan menggunakan intercooler diantara stage reaksi adiabatik.

Heat Addtition to Endothermic Reactor

 Heuristic 21  Heuristic 21 

E. HEAT EXCHANGERS AND FURNACES

F. PUMPING, COMPRESSION, PRESSURE REDUCTION, VACUUM, AND CONVEYING OF SOLIDS