кандидат технических наук, доцент кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Ph.D. (Eng.), Associate Professor, Chair of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo Pr., Moscow 119571, Russia
студент 2 курса магистратуры кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
2nd-year student of the Master's Degree, Chair of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo Pr., Moscow 119571, Russia
Variants of the extractive distillation of chloroform - methanol - tetrahydrofuran equimolar mixture with industrial separating agents are considered. The basic system shows opposite deviations from the ideal behavior, because it contains binary azeotropes with minimum and maximum boiling points (3.3.1-4 system according to Serafimov’s classification). The choice of selective substances for extractive distillation was carried out taking into account the concentration dependences of the excess molar Gibbs energy of the binary constituents of the derivative system “chloroform - methanol - tetrahydrofuran - industrial test agent (ethylene glycol (EG), dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone (N-MP))” at 101.32 kPa. Based on the results of the evaluation of the thermodynamic criterion, DMSO and N-MP are recommended. Both agents show selective effect when separating two binary constituents. EG is selective only with respect to chloroform-tetrahydrofuran mixture. Since the tested agents show different selective effects, the final agent choice determines the qualitative composition of the product flows in the column for the extractive distillation of the three-component mixture (the first column of the flowsheet) and, accordingly, the structure of the total flowsheet. The schemes consist of two two-column complexes for extractive distillation (for the basic three-component mixture and for the binary mixture). The maximum contribution to the total reboiler energy consumption of the distillation columns is made by the first extractive distillation column: 65% (EG), 53% (N-MP) and 24% (DMSO). The use of the most selective agent reduces the energy consumption of this column: the reboiler load is maximal in the case of EG, in comparison with which the load is 47% lower in the case of N-MP and 76% lower in the case of DMSO.
Рассмотрены варианты экстрактивной ректификации эквимолярной смеси хлороформ - метанол - тетрагидрофуран с промышленными разделяющими агентами. Базовая система проявляет разноименные отклонения от идеального поведения, так как содержит бинарные азеотропы с минимальной и максимальной температурой кипения (система 3.3.1-4 по классификации Л.А. Серафимова). Выбор селективных веществ для экстрактивной ректификации трехкомпонентной смеси проведен с учетом концентрационных зависимостей избыточной молярной энергии Гиббса бинарных составляющих производной системы хлороформ - метанол - тетрагидрофуран - тестируемый промышленный агент: этиленгликоль (ЭГ), диметилсульфоксид (ДМСО), N-метилпирролидон (N-МП) при 101.32 кПа. По результатам оценки термодинамического критерия рекомендованы ДМСО и N-МП, которые проявляют селективное действие при разделении двух бинарных составляющих. ЭГ селективен только в отношении смеси хлороформ - тетрагидрофуран. Поскольку тестируемые агенты проявляют различное селективное действие, выбор агента определяет качественный состав продуктовых потоков колонны экстрактивной ректификации трехкомпонентной смеси (первая колонна схем разделения) и, соответственно, структуру схем в целом. Схемы состоят их двухколонных комплексов экстрактивной ректификации: базовой трехкомпонентной смеси и бинарной азеотропной смеси. Максимальный вклад в суммарные энергозатраты на разделение (нагрузка кипятильника ректификационной колонны) во всех вариантах вносит колонна экстрактивной ректификации трехкомпонентной смеси, который составляет: 65 % (ЭГ), 53 % (N-МП) и 24 % (ДМСО). Применение наиболее селективного агента обеспечивает снижение энергозатрат этой колонны: нагрузка на кипятильник максимальна в случае ЭГ, в сравнении с которым при использовании N-МП нагрузка ниже на 47 % , для ДМСО - на 76 % .
The authors declare that there are no conflicts of interest present.