ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ЗАДАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ПРИ РЕКТИФИКАЦИИ ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

Определены условия реализации промежуточного заданного разделения для четырехкомпонентных зеотропных систем (две пары компонентов характеризуются относительной летучестью компонентов, близкой к единице) и систем с одним (положительным или отрицательным) и двумя (положительным и отрицательным) бинарными азеотропами. На основе анализа диаграмм единичных многообразий коэффициентов распределения компонентов выделены области составов, для которых эффективно использование промежуточного (дистиллят и куб не содержат общих компонентов) разделения (коэффициенты распределения двух компонентов больше единицы, двух других - меньше единицы). Данное разделение рекомендуется, если оно не приводит к увеличению числа аппаратов в схеме. Если в системе присутствуют азеотропы седловидного типа, порождающие сепаратрические многообразия, возможность и целесообразность применения промежуточного заданного разделения резко сокращается. Полученные выводы подтверждены в ходе вычислительного эксперимента с использованием программного комплекса AspenPlus V.10.0 на примере реальных и промышленных систем этилацетат - бензол - толуол - бутилацетат, ацетон - метанол - этанол - пропанол-2, метилацетат - метанол - уксусная кислота - уксусный ангидрид и циклогексен - циклогексан - циклогексанон - фенол. Моделирование проводилось с использованием моделей локальных составов Wilson и NRTL-HOC. Относительная ошибка описания парожидкостного равновесия не превышала 3%. Для всех систем проведен расчет парожидкостного равновесия, построены и проанализированы диаграммы фазового равновесия, определены параметры работы ректификационной колонны (число теоретических тарелок, тарелка питания, флегмовое число), работающей в режиме промежуточного разделения смесей заданного состава. Для системы с фенолом подтверждена эффективность применения промежуточного разделения в широком диапазоне концентраций.

ректификация, промежуточное разделение, равновесие жидкость-пар, азеотроп, относительная летучесть компонентов

1. Жаров В.Т., Серафимов Л.А. Физико-химические основы дистилляции и ректификации. Л.: Химия, 1975. 240 с.

2. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А., Тимошенко А.В. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Высшая школа, 2010. 408 с.

3. Serafimov L.A., Chelyuskina T.V., Mavletkulova P.O. Special regimes of multicomponent distillation and their importance for chemical engineering // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2013. V. 47. № 4. P. 306-314.

4. Serafimov L.A., Chelyuskina T.V., Mavletkulova P.O. Finding optimal multicomponent distillation flowsheets // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2015. V. 49. № 1. P. 41-49.

5. Serafimov L.A., Frolkova A.V., Chelyuskina T.V. Konovalov's first law validity for nonideal multicomponent zeotropic mixtures // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2008. V. 42. № 1. P. 37-44.

6. Серафимов Л.А., Фролкова А.В. Соблюдение первого закона Коновалова в процессах открытого равновесного испарения и ректификации // Вестник МИТХТ. 2008. Т. 3. № 2. C. 46-52.

7. Pettit J.H. Minimum boiling points and vapor compositions // J. Phys. Chem. 1989. V. 3. P. 349-363.

8. Iliuta M.C., Thyrion F.C., Landauer O.M. Salt effect on the isobaric vapor-liquid equilibrium of the methyl acetate + methanol system // J. Chem. Eng. Data. 1996. V. 41. P. 713-717.

9. Aarna A., Kaps T. Vapor-liquid isobaric equilibrium in phenol + oxygen compound binary mixtures // Eesti NSV Tead. Akad. Toim., Keem., Geol., 1974. V. 23. P. 16-21.

10. Огородников С.К., Лестева Т.М., Коган В.Б. Азеотропные смеси. Справочник под ред. проф. В.Б. Когана. Л.: Химия, 1971. 1407 с.

11. Frolkova A.V., Shashkova Yu.I., Frolkova A.K. Separation of methylacetate + methanol + acetic acid + acetic anhydride system using distillation methods // Proceed. of the 45th Int. Conf. of SSCHE. May 21-25, 2018. Tatranske Matliare, Slovakia. P. 109-112.

12. Логачев Д.С., Махнарылова Е.Г., Фролкова А.В. Разделение четырехкомпонентной смеси метанол - метилацетат - этанол - пропанол-2 с использованием различных методов // Вестник образования и науки. 2017. № 5(29). С. 15-20.

13. Chelyuskina T., Bedretdinov F., Pronina D. Mathematical modeling of vapor-liquid equilibrium of industrial mixture butyl propionate - propionic acid - butyl butyrate - butyric acid // Proceed. of the 43rd Int. Conf. of SSCHE. May 23-27, 2016. Tatranske Matliare, Slovakia. P. 129.