Гаганов Иван Сергеевич - аспирант кафедры химии и технологии основного органического синтеза Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова. Scopus Author ID 57224575918.
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Ivan S. Gaganov - Postgraduate Student, Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, Scopus Author ID 57224575918.
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Рытова Елена Вячеславовна - кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры химии и технологии основного органического синтеза Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова. Scopus Author ID 57196147610.
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Elena V. Rytova - Cand. Sci. (Eng.), Senior Lecturer, Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies. Scopus Author ID 57196147610.
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Фролкова Алла Константиновна доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химии и технологии основного органического синтеза Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова. Scopus Author ID 35617659200, ResearcherID G-7001-2018.
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Alla K. Frolkova - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies. Scopus Author ID 35617659200, ResearcherID G-7001-2018.
86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571
Objectives. To study the possibility of hydroxyacetone–phenol binary mixture (a constituent of a mixture of phenol production by the cumene method) separation in flowsheets based on the use of distillation special methods. This is the addition of separating agents to increase the relative volatility of the components of the original mixture, and the variation of pressure in the columns.
Methods. A computational simulation in Aspen Plus® was used as the research method. Mathematical modeling of the vapor–liquid equilibrium was carried out using a local compositions model Non-Random Two Liquid. The viability of the latter was confirmed by comparing experimental and calculated on phase equilibrium data, and azeotropic data. The average relative error does not exceed 3%.
Results. The dependence of the composition and boiling point of the hydroxyacetone–phenol azeotrope on pressure was determined in a computational experiment (as the pressure increases, the azeotrope is enriched with phenol). The possibility of using a complex of columns operating under different pressures to separate the mixture was shown (the shift of the azeotrope is about 9%). The change in the relative volatility of components of the original mixture in the presence of a high(diethylene glycol) and a low-boiling (acetone) separating agent was investigated. Both solvents are selective agents used in extractive and re-extractive distillation processes. Three technological separation flowsheets containing two distillation columns were proposed.
Conclusions. The study established the operation parameters of the columns (number of theoretical stages, feed stages of the original mixture and separating agent, and reflux ratio) and energy consumption (total heat supplied to the columns boiler) of three separation flowsheets ensuring the production of products of a given quality (not less than 0.99 mol fractions). The flowsheet with diethylene glycol is characterized by the lowest energy consumption. It is recommended that complexes of extractive and re-extractive distillation be further optimized. This enables the second product of cumulus production—acetone—to be involved in the technological cycle.
Цели. Исследовать возможность разделения смеси гидроксиацетон–фенол (составляющей смеси производства фенола кумольным методом) в схемах, базирующихся на использовании специальных приемов ректификации: добавлении разделяющих агентов, повышающих относительную летучесть компонентов исходной смеси, и варьировании давления в колоннах.
Методы. В качестве метода исследования применялся вычислительный эксперимент в среде программного комплекса Aspen Plus®. Математическое моделирование равновесия жидкость–пар проводилось с использованием модели локальных составов Non-Random Two Liquid. Адекватность последнего подтверждена сравнением экспериментальных и расчетных данных о фазовом равновесии, данных об азеотропии; средняя относительная ошибка не превышала 3%.
Результаты. В вычислительном эксперименте определена зависимость состава и температуры кипения азеотропа гидроксиацетон–фенол от давления (при увеличении давления азеотроп обогащается фенолом), показана возможность использования комплекса колонн, работающих под разным давлением, для разделения смеси (сдвиг азеотропа составляет порядка 9%). Исследовано изменение относительной летучести пары компонентов исходной смеси в присутствии тяжело(диэтиленгликоль) и легкокипящего (ацетон) разделяющего агента. Оба растворителя являются селективными агентами для процессов экстрактивной и реэкстрактивной ректификации. Предложены три принципиальные технологические схемы разделения, содержащие две ректификационные колонны.
Выводы. Определены статические параметры работы колонн (число теоретических тарелок, номера тарелок подачи исходной смеси и разделяющего агента, флегмовое число) и энергозатраты (суммарные нагрузки на кипятильники колонн) трех схем разделения, обеспечивающие получение продуктов заданного качества (не ниже 0.99 мол. долей). Наименьшими энергозатратами характеризуется схема с диэтиленгликолем. Для дальнейшей оптимизации рекомендованы комплексы экстрактивной и реэкстрактивной ректификации. Последняя позволяет вовлечь в технологический цикл второй продукт кумольного производства – ацетон.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.