аспирант кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Postgraduate Student of the Chair of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
аспирант кафедры технологии органических веществ
111024, Россия, Москва, шоссе Энтузиастов, д. 23
Postgraduate Student of the Chair of Basic Organic Synthesis
23, Shosse Entuziastov, Moscow 111024, Russia
доктор философии, профессор кафедры химической инженерии
штаб-квартира Манизалес, Манизалес-Кальдас, Колумбия
Ph.D. (Engineering), Professor of the Chair of Chemical Engineering
headquarters Manizales, Manizales-Caldas, Colombia
доктор технических наук, профессор кафедры химии и технологии основного органического синтеза
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
D.Sc. (Engineering), Professor of the Chair of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
Using the results of an earlier study of the physicochemical properties of the reaction system of the process of producing mesityl oxide, an analysis of the statics of the combined variant of the organization of this process was carried out. It is shown that of practical interest are the modes of the process corresponding to the first specified separation. In this case, the limiting stationary states, characterized by the maximum acetone conversion, selectivity, and the yield of the target product — mesityl oxide, are distinguished. The possibility of practical implementation of the limiting stationary state of the reactive distillation process for producing mesityl oxide, which provides almost complete conversion of acetone with a yield of mesityl oxide approaching 100%, has been proved. The limit stationary state corresponds to the reaction-distillation process with the selection of a single product stream. For the mode of carrying out the combined process that corresponds to the selected limiting stationary state, a schematic flow chart for the production of the target product has been proposed. By means of computational research, it has been established that the most rational option for organizing a reaction hub is to use a single apparatus in it — the reaction-distillation column. In the Aspen Plus® software package, a process model was constructed that corresponded to the proposed technological scheme and through a computational experiment, its structural and parametric optimization was carried out. As a result, the static parameters of the technological system were established, as well as the characteristics of the apparatuses, allowing to obtain the required quality product in the reactiondistillation column. output, approaching 100%. It has been shown that when modeling a chemicaltechnological system, it is necessary to use different sets of parameters of the basic equation used to describe phase equilibrium. Thus, for calculating reactive distillation and distillation columns, the liquid – vapor phase equilibrium parameters for the mesityl oxide–water system should be used, and when calculating the Florentine vessel for this mixture, it is necessary to use the parameters corresponding to the liquid – liquid equilibrium. The use of a single set of parameters of the basic equation leads to significant errors and inadequate description of the process of producing mesityl oxide by condensation of acetone.
С использованием результатов выполненного ранее исследования физико-химических свойств реакционной системы процесса получения окиси мезитила проведен анализ статики совмещенного варианта организации указанного процесса. Показано, что практический интерес представляют режимы проведения процесса, соответствующие первому заданному разделению. При этом выделены предельные стационарные состояния, характеризующиеся максимальной конверсией ацетона, селективностью и выходом целевого продукта – окиси мезитила. Доказана возможность практической реализации предельного стационарного состояния реакционно-ректификационного процесса получения окиси мезитила, обеспечивающего практически полную конверсию ацетона с выходом окиси мезитила, приближающимся к 100%. Предельному стационарному состоянию отвечает реакционно-ректификационный процесс с отбором единственного продуктового потока. Для режима проведения совмещенного процесса, отвечающего выделенному предельному стационарному состоянию, предложена принципиальная технологическая схема получения целевого продукта. Путем расчетного исследования установлено, что наиболее рациональным вариантом организации реакционного узла является использование в нем единственного аппарата – реакционно-ректификационной колонны. В программном пакете Aspen Plus® построена модель процесса и посредством вычислительного эксперимента проведена ее структурная и параметрическая оптимизация, в результате которой установлены статические параметры технологической системы, а также характеристики аппаратов, позволяющие получать в реакционно-ректификационной колонне продукт необходимого качества с выходом, приближающимся к 100%. При этом показано, что при моделировании химико-технологической системы необходимо использовать различные наборы параметров базового уравнения, используемого для описания фазового равновесия. Так, для расчета реакционно-ректификационной и ректификационных колонн следует применять параметры фазового равновесия жидкость–пар для системы окись мезитила–вода, а при расчете флорентийского сосуда для указанной смеси необходимо использовать параметры, соответствующие равновесию жидкость–жидкость. Применение же единого набора параметров базового уравнения приводит к существенным погрешностям и неадекватному описанию процесса получения окиси мезитила посредством конденсации ацетона.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.