Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Области энергетического преимущества схем разделения смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-3-7-20

Полный текст:

Аннотация

Цели. Для ректификации четырехкомпонентных зеотропных смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями, определены условия эффективности применения промежуточного заданного разделения (при отсутствии компонента, распределенного между дистиллятным и кубовым потоками). На примере системы этилацетат–бензолтолуол–бутилацетат выделена область энергетического преимущества схемы, основанной на использовании предварительного фракционирования смеси, по сравнению со схемой, первая ректификационная колонна которой работает по второму заданному разделению. Экономия энергозатрат составляет до 20%. Реализация первого и второго заданного разделения может стать конкурентной при расположении точки исходного состава вблизи единичных K-поверхностей или в области с другим соотношением коэффициентов распределения. Промежуточное разделение не может быть рекомендовано для разделения смеси с близкой к единице относительной летучестью пары компонентов со средними температурами кипения.

Методы. В качестве метода исследования выбрано математическое моделирование в программном комплексе Aspen Plus V.10.0. Моделирование основывалось на уравнении локального состава Wilson. Относительные ошибки описания фазового равновесия не превышают 3%.

Результаты. Исследована структура диаграммы парожидкостного равновесия и диаграммы поверхностей единичных коэффициентов распределения компонентов для систем этилацетат–бензол–толуол–бутилацетат и ацетон–толуол–бутилацетат–о-ксилол. Предложены схемы, основанные на использовании промежуточного, второго (обе системы) или первого (вторая система) заданного разделения. Проведен расчет процесса ректификации и подобраны параметры работы колонн, обеспечивающие получение веществ, качество которых отвечает требованиям ГОСТ при минимальных энергозатратах.

Выводы. На основе проведенных исследований сформулированы рекомендации по использованию промежуточного разделения при ректификации четырехкомпонентных смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями.

Об авторах

М. Е. Пешехонцева
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова)
Россия

Пешехонцева Маргарита Евгеньевна, студентка кафедры химии и технологии основного органического синтеза

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



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

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

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



И. С. Гаганов
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова)
Россия

Гаганов Иван Сергеевич, студент кафедры химии и технологии основного органического синтеза

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



А. В. Фролкова
МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. 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-т Вернадского, д. 86



Список литературы

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. ISBN 978-5-06-006067-6

3. Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы: монография. М.: ВЛАДОС; 2010. 192 с.

4. Petlyuk F.B. Distillation Theory and Its Application to Optimal Design of Separation Units. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2004. https://doi.org/10.1017/CBO9780511547102

5. Green D.W., Southard M.Z. (Eds.). Approximate Multicomponent Distillation Methods. In: Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. New York, USA: McGraw-Hill Education; 2019. Section 13. P. 25-28.

6. Mavletkulova P.O., Serafimov L.A., Danilov R.Yu. Comparative Analysis of Sharp Separation Regimes in the Distillation of Ternary Zeotropic Mixtures. Theor. Found. Chem. Eng. 2014;48(5):622-628. https://doi.org/10.1134/S0040579514050200

7. Serafimov L.A., Chelyuskina T.V., Mavletkulova P.O. Special Distillation Regime Involving an Infinite Reflux Ratio and an Infinite Number of Separation Stages. Theor. Found. Chem. Eng. 2014;48(1):48-54. https://doi.org/10.1134/S0040579514010138

8. Khalili-Garakani A., Ivakpour J., Kasiri N. Threecomponent Distillation Columns Sequencing: Including Configurations with Divided-wall Columns. Iranian J. Oil Gas Sci. Technol. 2016;5(2):66-83. https://dx.doi.org/10.22050/ijogst.2016.15799

9. Фролкова А.В., Пешехонцева М.Е., Гаганов И.С. Промежуточное заданное разделение при ректификации четырехкомпонентных смесей. Тонкие химические технологии. 2018;13(3):41-48. https://doi.org/10.32362/24106593-2018-13-3-41-48

10. Клейменова М.Н., Комарова Л.Ф., Лазуткина Ю.С. Технология переработки жидких отходов растворителей в производстве кремний органических эмалей. Экология и промышленность России. 2014;3:11-15.

11. Ильина Е.С., Тарасова М.Н., Лазуткина Ю.С. Изучение физико-химических свойств компонентов растворителей в производстве эпоксидных грунтовок. 3-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь». Секция «Химические технологии». Подсекция «Химическая техника и инженерная экология». Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. Барнаул: изд-во АлтГТУ; 2006. С. 27-28.

12. Mato F., Bonilla D., Benito G. Liquid-vapor equilibrium of the n-heptane-isobutyl acetate, toluene-isobutyl acetate, and toluene-n-butyl acetate systems at 760 mmHg. An. Quim. 1991;87:660-663.

13. Carr A.D., Kropholler H.W. Vapor Liquid Equilibria at Atmospheric Pressure. Binary Systems of Ethyl AcetateBenzene, Ethyl Acetate-Toluene, and Ethyl Acetate-p-Xylene. J. Chem. Eng. Data. 1962;7(1):26-28. https://doi.org/10.1021/je60012a007

14. Gupta B.S., Lee M.-J. Isobaric vapor–liquid equilibrium for binary systems of toluene + o-xylene, benzene + o-xylene, nonane + benzene and nonane + heptane at 101.3 kPa. Fluid Phase Equilib. 2013;352:86-92. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2013.05.016

15. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация. 2 изд. Л.: Химия; 1971. 432 с.


Дополнительные файлы

1. • Исследованы различные виды разделений (первое, второе, промежуточное заданное разделение) при ректификации четырехкомпонентных смесей, содержащих близкие по летучестям компоненты. • Выделены области энергетического преимущества схем, основанных на использовании первого (второго) и промежуточного заданного разделения. • Сформулированы рекомендации по выбору одного из видов разделения при ректификации четырехкомпонентных смесей.
Тема
Тип Research Instrument
Посмотреть (983KB)    
Метаданные
2. This is to certify that the paper titled Areas of energy advantage for flowsheets of separation modes for mixtures containing components with similar volatilities commissioned to Enago by Margarita E. Peshekhontseva, Mark A. Maevskiy, Ivan S. Gaganov, Anastasiya V. Frolkova has been edited for English language and spelling by Enago, an editing brand of Crimson Interactive Inc.
Тема CERTIFICATE OF EDITING
Тип Прочее
Посмотреть (415KB)    
Метаданные
  • Исследованы различные виды разделений (первое, второе, промежуточное заданное разделение) при ректификации четырехкомпонентных смесей, содержащих близкие по летучестям компоненты.
  • Выделены области энергетического преимущества схем, основанных на использовании первого (второго) и промежуточного заданного разделения.
  • Сформулированы рекомендации по выбору одного из видов разделения при ректификации четырехкомпонентных смесей.

Для цитирования:


Пешехонцева М.Е., Маевский М.А., Гаганов И.С., Фролкова А.В. Области энергетического преимущества схем разделения смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями. Тонкие химические технологии. 2020;15(3):7-20. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-3-7-20

For citation:


Peshekhontseva M.E., Maevskiy M.A., Gaganov I.S., Frolkova A.V. Areas of energy advantage for flowsheets of separation modes for mixtures containing components with similar volatilities. Fine Chemical Technologies. 2020;15(3):7-20. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-3-7-20

Просмотров: 81


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


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