Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Сравнение альтернативных методов разделения смеси метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-5-51-60

Полный текст:

Аннотация

Цели. Целью работы является сравнительный анализ технологических схем разделения промышленной смеси метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид, основанных на использовании специальных методов разделения: экстрактивная ректификация и варьирование давления. Полученные результаты иллюстрируют вариативность структуры технологической схемы разделения.

Методы. В качестве метода исследования выбрано математическое моделирование в программном комплексе Aspen Plus V. 10.0. Моделирование основывалось на уравнении локального состава NRTL и уравнении состояния Хейдена–О'Коннелла. Относительные ошибки описания фазового равновесия не превышают 3%.

Результаты. С помощью термодинамико-топологического анализа изучена диаграмма парожидкостного равновесия четырехкомпонентной системы метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид. Показано, что система содержит один бинарный азеотроп и характеризуется одной областью дистилляции. Несмотря на то, что структура не является сложной, существует возможность использования нескольких методов разделения смеси: ректификация с варьированием давления, экстрактивная ректификация с различными разделяющими агентами. Предложено 12 технологических схем различной структуры и проведен сравнительный анализ 29 вариантов разделения.

Заключение. Показано, что наиболее эффективным для разделения смеси метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид является сочетание промежуточного режима разделения смеси и экстрактивной ректификации.

Об авторах

А. В. Фролкова
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Россия

Фролкова Анастасия Валериевна, кандидат технических наук, доцент кафедры химии и технологии основного органического синтеза

ResearcherID N-4517-2014

119571, Москва, пр. Вернадского, д. 86



Ю. И. Шашкова
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Россия

Шашкова Юлия Игоревна, менеджер, ТД «ХИММЕД»

115230, Москва, Каширское шоссе, дом 9, корп. 3



А. К. Фролкова
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Россия

Фролкова Алла Константиновна, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химии и технологии основного органического синтеза

ResearcherID G-7001-2018

119571, Москва, пр. Вернадского, д. 86



М. А. Маевский
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Россия

Маевский Марк Александрович, аспирант кафедры химии и технологии основного органического синтеза

119571, Москва, пр. Вернадского, д. 86



Список литературы

1. Liang S., Cao Y., Liu X., Li X., Zhao Y., Wang Y., Wang Y. Insight into pressure-swing distillation from azeotropic phenomenon to dynamic control. Chem. Eng. Res. Des. 2017;117:318-335. http://dx.doi.org/10.1016/j.cherd.2016.10.040

2. Gerbaud V., Rodriguez-donis I., Hegely L., Lang L., Denes F., Xinqiang Y. Review of extractive distillation. Process design, operation, optimization and control. Chem. Eng. Research & Design. 2019;141:229-271. http://dx.doi.org/10.1016/j.cherd.2018.09.020

3. Shen W., Benyounes H., Gerbaud V. Extractive distillation: Recent advances in operation strategies. Rev. Chem. Eng. 2014;31(1):13-26. http://dx.doi.org/10.1515/revce-2014-0031

4. Frolkova A.V., Merkulyeva A.D., Gaganov I.S Synthesis of flowsheets for separation of multiphase mixtures: State of the art. Tonkie khim. tekhnol. = Fine Chemical Technologie. 2018;13(3):5-22. https://doi.org/10.32362/24106593-2018-13-3-5-22

5. Abdallaha H., El-Gendia A., El-Zanatia E., Matsuurab T. Pervaporation of methanol from methylacetate mixture using polyamide-6 membrane. Desalination and Water Treatment. 2013;51(40-42):7807-7814. https://doi.org/10.1080/19443994.2013.775077

6. Frolkova A.K., Shashkova Y.I., Frolkova A.V. Separation of methylacetate + methanol + acetic acid + acetic anhydride using distillation methods. 45 th International Conference of the Slovak Society of Chemical Engineering. Tatranske. Maltiare, 2018; pp. 97-100.

7. Liu H.X., Wang N., Zhao C., Ji S., Li J.R. Membrane materials in the pervaporation separation of aromatic/aliphatic hydrocarbon mixtures — A review. Chin. J. Chem. Eng. 2017;26(1):1-16. http://dx.doi.org/10.1016/j.cjche.2017.03.006

8. Lux S., Winkler T., Siebenhofer M. Synthesis and isolation of methyl acetate through heterogeneous catalysis with liquid−liquid extraction. Ind. Eng. Chem. Res. 2010;49(21):10274-10278. http://dx.doi.org/10.1021/ie1005433

9. Samarov A., Smirnov M., Toikka A., Prikhodko I. Study of deep eutectic solvent on the base choline chloride as entrainer for the separation alcohol-ester systems. J. Chem. Eng. Data. 2018;63(6):1877-1884. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jced.7b00912

10. Serafimov L.A. Thermodynamic and topological analysis of liquid–vapor phase equilibrium diagrams and problems of rectification of multicomponent mixtures. In: Mathematical Methods in Contemporary Chemistry. S.I. Kuchanov (Ed.) Amsterdam: Gordon and Breach Publ., 1996; pp. 557-605.

11. Benyounes H., Shen W.F., Gerbaud V. Entropy flow and energy efficiency analysis of extractive distillation with a heavy entrainer. Ind. Eng. Chem. Res. 2014;53:4778-4791. http://dx.doi.org/10.1021/ie402872n

12. Graczová E., Dobcsányi D., Steltenpohl P. Separation of methyl acetate–methanol azeotropic mixture using 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate. Chem. Eng. Trans. 2017;61:1183-1188. http://dx.doi.org/10.3303/CET1761195

13. Zhang Z., Hu A., Zhang T. Separation of methyl acetate + methanol azeotropic mixture using ionic liquids as entrainers. Fluid Phase Equilib. 2015;401:1-8. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2015.04.018

14. Zhuchkov V., Frolkova A., Rum'yantsev P. Ionic liquids as separating agents in extractive rectification. Chem. Eng. Research & Design. 2015;99:215-219. http://dx.doi.org/10.1016/j.cherd.2015.06.004

15. Shen W., Benyounes H., Dong L., Wei S., Li J. Conceptual design of non-ideal mixtures separation with light entrainers. Braz. J. Chem. Eng. 2016;33:1041-1053. http://dx.doi.org/10.1590/0104-6632.20160334s20140169

16. Sazonova A., Raeva V., Frolkova A. Design of extractive distillation process with mixed entrainer. Chem. Papers. 2016;70(5):594-601. http://dx.doi.org/10.1515/chempap-2015-0247

17. Cardona C. Razrabotka reaktsionno-rektifikatsionnykh protsessov polucheniya alkilatsetatov eterifikatsiyey uksusnogo angidrida [Development of reactive distillation processes for the production of alkyl acetates by esterification of acetic anhydride]: Cand. of Sci. (Engineering) thesis. Moscow, 2001. 221 p. (in Russ.).

18. Fu H., Ying Y., Jiang. W. Vapor–liquid equilibria of formic acid–acetic acid–methyl acetate ternary system. J. Zhejiang Daxue Xuebao. 1987;21:52-57.

19. Sawistowski H., Pilavakis P.A. Vapor–liquid equilibrium with association in both phases. Multicomponent systems containing acetic acid. J. Chem. Eng. Data. 1982;27:64-71. http://dx.doi.org/10.1021/je00027a021

20. Ogorodnikov S.K., Lesteva T.M., Kogan V.B. Azeotropnye smesi [Azeotropic mixtures]. Leningrad: Khimiya Publ., 1971. 848 р. (in Russ.).

21. Renon H., Prausnitz J.M. Local compositions in thermodynamic excess functions for liquid mixtures. AIChE J. 1968;14(1):135-144. https://doi.org/10.1002/aic.690140124

22. Hayden J.G., O’Connell J.P. A generalized method for predicting second virial coefficients. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1975;14(3):209-216. https://doi.org/10.1021/i260055a003

23. Berg L., Yeh An-I. The separation of methyl acetate from methanol by extractive distillation. Chem. Eng. Commun. 1984;30:113-117. https://doi.org/10.1080/00986448408911119


Дополнительные файлы

1. Рис. 6. Гистограмма, показывающая сравнение энергопотребления в схемах, основанных на ректификации с варьированием давления.
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (274KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Фролкова А.В., Шашкова Ю.И., Фролкова А.К., Маевский М.А. Сравнение альтернативных методов разделения смеси метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид. Тонкие химические технологии. 2019;14(5):51-60. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-5-51-60

For citation:


Frolkova A.V., Shashkova Y.I., Frolkova А.К., Mayevskiy М.A. Comparison of alternative methods for methyl acetate + methanol + acetic acid + acetic anhydride mixture separation. Fine Chemical Technologies. 2019;14(5):51-60. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-5-51-60

Просмотров: 355


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)