chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2016-11-4-4-14chemicallytech-34Research ArticleTHEORETICAL BASIS OF CHEMICAL TECHNOLOGYТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИTHE RELATIONSHIP BETWEEN THE STRUCTURE OF PHASE EQUILIBRIUM DIAGRAM AND THE STRUCTURE OF FLOWSHEET DIAGRAMS OF MULTIPHASE QUATERNARY MIXTURES SEPARATIONВЗАИМОСВЯЗЬ ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ И СТРУКТУР СХЕМ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫХ ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙСебякинА. Ю.SebyakinA. Yu.

аспирант, Кафедра химии и технологии основного органического синтеза

Москва, 119571 Россия

Moscow, 119571 Russia

a.sebyakin@yandex.ruФролковаА. К.FrolkovaA. K.

заведующий кафедрой, Кафедра химии и технологии основного органического синтеза

 

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruМосковский технологический университет (Институт тонких химических технологий)РоссияMoscow Technological University (Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation201628082016114514Copyright © Sebyakin A.Y., Frolkova A.K., 20162016Себякин А.Ю., Фролкова А.К.Sebyakin A.Y., Frolkova A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/34

In this work the structures of phase equilibrium diagrams of multiphase four-component systems n-hexane (n-heptane, n-octane) - cyclohexane - furfural - water were investigated. The systems are characterized by the existence of areas of three-phase separation. On the basis of the obtained data the synthesis of feasible variants of separation schemes was carried out, rational modes of functioning of each column were found, the energetically favorable variant was chosen. It was found that the use of preliminary phase separation in systems with n-hexane and n-octane is power-efficient, and the profit in case of the octane system (equimolar mixture) in comparison with the application of the first predetermined separation at the first stage is more than 25%. Certain difficulties (the high values of columns effectiveness: 60 and 40 theoretical plates) upon the separation of the hexane and heptane systems are due to the similar volatilities of n-hexane (n-heptane) and cyclohexane in the vicinity of the point of pure alkane.

В настоящей работе исследованы структуры диаграмм фазового равновесия многофазных четырехкомпонентной систем: н-гексан (н-гептан, н-октан) - циклогексан - фурфурол - вода, характеризующихся наличием областей трехфазного расслаивания. На основе полученных данных: проведен синтез возможных вариантов схем разделения, подобраны рациональные режимы функционирования каждой из колонн, выбран энергетически выгодный вариант. Установлено, что использование предварительного расслаивания в системах с н-гексаном и н-октаном является энергоэффективным, причем выигрыш в случае октановой системы (эквимолярная смесь) по сравнению с применением первого заданного разделения на первой стадии составляет более 25%. Определенные трудности (высокие значения эффективностей колонн: 60 и 40 теоретических тарелок) при разделении гексановой и гептановой систем связаны с близкими летучестями н-гексана (н-гептана) и циклогексана в окрестности точки чистого алкана.

фазовое равновесиерасслаиваниеазеотропияматематическое моделированиеобласть трехфазного расслаиванияпринципиальная схема разделенияphase diagram structurelimited solubilityazeotropemathematical simulationthree-phase separation regionseparation flowsheetReferencesСерафимов Л.А., Фролкова A.K. // Теор. основы хим. технологии. 1997. Т. 31. № 2. С. 193-201.Serafimov L.A., Frolkova A.K. // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 1997. V. 31. № 2. P. 193–201. (in Russ.)Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром: справочное пособие. Л.: Наука, 1961. 642 с.Kogan V.B., Fridman V.M., Kafarov V.V. Ravnovesie mezhdu zhidkost'yu i parom [Equilibrium between liquid and vapor]: handbook. L.: Nauka, 1961. 642 p. (in Russ.)Фрэнсис А. Равновесие жидкость - жидкость: пер. с англ. / под ред. Д.С. Циклеса. М.: Химия, 1969. 240 с.Frehnsis A. Ravnovesie zhidkost' – zhidkost' (The equilibrium liquid – liquid): (trans. from Eng.) / Ed. by D.S. Tsikles. M.: Khimiya, 1969. 240 p. (in Russ.)Sorensen J.M., Arlt W. Liquid-Liquid Equilibrium Data Collection. 3 parts / DECHEMA Chemistry Data Series, 1979, 1980.Sorensen J.M., Arlt W. Liquid-Liquid Equilibrium Data Collection. 3 parts / DECHEMA Chemistry Data Series, 1979, 1980.Ooms T., Vreysen S., Baelen G.V., Gerbaud V., Rodriguez-Donis I. // Chem. Eng. Research and Design. 2014. V. 92. № 6. P. 995-1004.Ooms T., Vreysen S., Baelen G. V., Gerbaud V., Rodriguez-Donis I. // Chem. Eng. Research and Design. 2014. V. 92. № 6. P. 995–1004.Prayoonyong P., Jobson M. // Chem. Eng. Research and Design. 2011. V. 89. № 8. P. 1362-1376.Prayoonyong P., Jobson M. // Chem. Eng. Research and Design. 2011. V. 89. № 8. P. 1362–1376.San-Jang Wanga S.-J., Huang K. // Chem. Eng. and Processing. 2012. V. 60. P. 65-76.San-Jang Wanga S-J., Huang K. // Chem. Eng. and Processing. 2012. V. 60. P. 65–76.Себякин А.Ю., Фролкова А.К. // Теор. основы хим. технологии. 2016. Т. 50. № 2. С. 207-214.Sebyakin A.Yu., Frolkova A.K. // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. V. 50. № 2. P. 207–214. (in Russ.)Фролкова А.В., Балбенов С.А., Фролкова А.К., Акишина А.А. // Изв. РАН. Серия химическая. 2015. № 10. С. 2330-2336.Frolkova A.V., Balbenov S.A., Frolkova A.K., Akishina A.A. // Russian Chemical Bulletin. 2015. № 10. P. 2330–2336. (in Russ.)Колючкина Г.Я. Исследование в области разделения гетероазеотропных смесей: дис. … канд. техн. наук. М.: МИТХТ, 1972. 131 с.Kolyuchkina G.Ya. Issledovanie v oblasti razdeleniya geteroazeotropnykh smesej [Research in the field of separation of heterogeneous azeotropic mixtures): abstract of the PhD. M.: MITHT, 1972. 131 p.Сазонов В.П., Саркисов А.Г. // Журн. физ. химии. 1968. Т. 42. № 8. С. 2066-2070.Sazonov V.P., Sarkisov A.G. // Russian Journal of Physical Chemistry A. 1968. V. 42. № 8. P. 2066–2070. (in Russ.)Огородников С.К., Лестева Т.М., Коган В.Б. Справочник по азеотропии. Л.: Химия, 1971. 848 с.Ogorodnikov S.K., Lesteva T.M., Kogan V.B. Spravochnik po azeotropii [Handbook on Azeotropy]. L.: Khimiya, 1971. 848 p. (in Russ.)Серафимов Л.А. // Журн. физ. химии. 1968. Т. 42. № 1. С. 248-252.Serafimov L.A. // Russian Journal of Physical Chemistry. A. 1968. V. 42. № 1. P. 248–252. (in Russ.)Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: в 2-х ч. / пер. с англ. Ч. 1. М.: Мир, 1989. 304 с.Uehjles S. Fazovye ravnovesiya v khimicheskoj tekhnologii [Phase equilibrium in chemical engineering]: in 2 parts / trans. from Engl. Ch. 1. M.: Mir, 1989. 304 p. (in Russ.)Львов С.В. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей. М.: Изд. АН СССР, 1960. 166 с.L'vov S.V. Nekotorye voprosy rektifikacii binarnykh i mnogokomponentnykh smesej [Some problems of rectification of binary and multicomponent mixtures]. M.: Izd. AN SSSR, 1960. 166 p. (in Russ.)Фролкова А.В., Фролкова А.К., Клиндухова А.Г., Витюков С.А. // Тонкие хим. технологии. 2015. Т. 10. № 4. С. 22-28.Frolkova A.V., Frolkova A.K., Klindukhova A.G., Vityukov S.A. // Tonkie khimicheskie tekhnologii (Fine Chem. Technologies). 2015. V. 10. № 4. P. 22–28.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.