Пешехонцева Маргарита Евгеньевна, студентка кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Margarita Ye. Peshekhontseva, Student, Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Маевский Марк Александрович, аспирант кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Mark A. Maevskiy, Postgraduate Student, Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Гаганов Иван Сергеевич, студент кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Ivan S. Gaganov, Student, Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Фролкова Анастасия Валериевна, кандидат технических наук, доцент кафедры химии и технологии основного органического синтеза, ResearcherID N-4517-2014
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Anastasiya V. Frolkova, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis, ResearcherID N-4517-2014
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Objectives. The conditions for the effective application of the sharp distillation technique (without a component distributed between the distillate and bottom flows) for the separation of quaternary zeotropic mixtures containing components with similar volatilities were determined. The area of energy advantage for the flowsheet based on the preliminary fractionation of the mixture, compared with the flowsheet, the first distillation column of which works based on the indirect separation mode, was identified for an ethyl acetate–benzene–toluene–butyl acetate system. Energy savings of up to 20% were achieved. The direct and indirect distillation modes can become competitive when the point of the original composition is located near single K-surfaces or in a region with a different ratio of distribution coefficients. Sharp distillation is not suitable for the separation of a mixture containing a pair of components exhibiting relative unity volatility with medium boiling points.
Methods. The mathematical modeling in the Aspen Plus V.10.0 software package was chosen as the research method. The simulation was based on the Wilson local composition equation. The relative errors in the description of the phase equilibrium did not exceed 3%.
Results. The structure of the vapor–liquid equilibrium diagram and diagram of surfaces of the unit component distribution coefficients were studied for the ethyl acetate–benzene–toluenebutyl acetate and acetone–toluene–butyl acetate–o-xylene systems. Flowsheets based on the sharp, indirect (both systems), or direct (second system) distillation modes were proposed. The distillation process was simulated, and the parameters of the column work were determined (the quality of the substances meets the State Standard requirements of the Russian Federation for minimal energy consumption).
Conclusions. Recommendations regarding the use of sharp distillation for the separation of quaternary mixtures containing components with similar volatilities were devised.
Цели. Для ректификации четырехкомпонентных зеотропных смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями, определены условия эффективности применения промежуточного заданного разделения (при отсутствии компонента, распределенного между дистиллятным и кубовым потоками). На примере системы этилацетат–бензолтолуол–бутилацетат выделена область энергетического преимущества схемы, основанной на использовании предварительного фракционирования смеси, по сравнению со схемой, первая ректификационная колонна которой работает по второму заданному разделению. Экономия энергозатрат составляет до 20%. Реализация первого и второго заданного разделения может стать конкурентной при расположении точки исходного состава вблизи единичных K-поверхностей или в области с другим соотношением коэффициентов распределения. Промежуточное разделение не может быть рекомендовано для разделения смеси с близкой к единице относительной летучестью пары компонентов со средними температурами кипения.
Методы. В качестве метода исследования выбрано математическое моделирование в программном комплексе Aspen Plus V.10.0. Моделирование основывалось на уравнении локального состава Wilson. Относительные ошибки описания фазового равновесия не превышают 3%.
Результаты. Исследована структура диаграммы парожидкостного равновесия и диаграммы поверхностей единичных коэффициентов распределения компонентов для систем этилацетат–бензол–толуол–бутилацетат и ацетон–толуол–бутилацетат–о-ксилол. Предложены схемы, основанные на использовании промежуточного, второго (обе системы) или первого (вторая система) заданного разделения. Проведен расчет процесса ректификации и подобраны параметры работы колонн, обеспечивающие получение веществ, качество которых отвечает требованиям ГОСТ при минимальных энергозатратах.
Выводы. На основе проведенных исследований сформулированы рекомендации по использованию промежуточного разделения при ректификации четырехкомпонентных смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.