РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСЕЙ ПУТЕМ СОЧЕТАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕКТИФИКАЦИИ И ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Рассмотрены различные варианты разделения бинарных смесей путем сочетания процессов фракционной кристаллизации и ректификации. При использовании предлагаемых вариантов исходная смесь в зависимости от ее состава может быть первоначально направлена на стадию ректификации или же на одну из стадий кристаллизации разделяемых компонентов. Для того, чтобы снизить затраты энергии на проведение рассматриваемых сопряженных процессов, предложены схемы с организацией рекуперативного теплообмена между потоками, а также схемы с использованием тепловых насосов закрытого и открытого типа. Данные приемы позволяют увеличить энерго-эффективность таких процессов. Кроме того, проведен анализ влияния состава и температуры исходной смеси, температуры фракционирования на стадии кристаллизации, составов дистиллятов и кубовых остатков на параметры разделения. Установлено, что при подаче исходной смеси на стадию кристаллизации одного из компонентов энергетические затраты на проведение рассматриваемого процесса обычно ниже, чем при подаче исходной смеси на стадию ректификации. Показано, что использование сочетания процессов фракционной кристаллизации и ректификации позволяет существенно расширить диапазоны возможного разделения и увеличить технико-экономические показатели процесса разделения.

кристаллизация, ректификация, тепловые насосы, рекуперация тепла, сопряженные процессы, энергетические затраты

1. Clasen H. Optimale Kombination von Kristallisation und Rektifikation zur Trennung nicht - isomerierbarer Isomerenqemischen // Chemie Ing. Techn. 1967. B. 39. Heft 22. S. 1279-1285.

2. Gelperin N.I., Nosov G.A. Separation of mixtures by combining some mass-exchange processes // Him. prom. (Chemical Industry). 1979. № 11. P. 677-681. (in Russ.).

3. Gelperin N.I., Nosov G.A. Fundamentals of fractional crystallization techniques. M.: Khimiya Publ., 1986. 304 p. (in Russ.).

4. Bessonov A.A. Separation of binary mixtures by a combination of fractional crystallization and fractional melting processes: diss. … Ph.D. Moscow, 2009. 143 p. (in Russ.).

5. Nosov G.A., Bel'skaya V.I., Zhil'tsov V.S. Separation of mixtures by a combination of crystallization and continuous distillation processes using heat pumps // Vestnik MITHT (Fine Chemical Technologies). 2014. V. 9. № 3. P. 31-35. (in Russ.).

6. Nosov G.A., Taran V.A., Zhil'tsov V.S. Separation of eutectic mixtures by a combination of fractional cryslallization and single distillation processes using open type heat pumps // Vestnik MITHT (Fine Chemical Technologies). 2014. V. 9. № 5. P. 11-15. (in Russ.).

7. Yantovsky E.I., Levin L.A. Industrial heat pumps. M.: Energoizdat Publ., 1989. 128 p. (in Russ.).

8. Uvarov M.E. Recrystallization of substances from solutions with the use of heat pumps: diss. … Ph.D. Moscow, 2013. 171 p. (in Russ.).

9. Khaybulina E.M. Separation of mixtures by fractional melting and countercurrent crystallization with the use of heat pumps: diss. …Ph.D. Moscow, 2013. 207 p. (in Russ).

10. Nosov G.A., Popov D.A., Belskaya V.I., Zhil'tsov V.S., Yakovlev D.S. The analysis of opportunities of use of heat pumps when carrying out vacuum-evaporating crystallization // Naukoemkie khimicheskie tekhnologii (High-Tech in Chemical Engineering). 2015. V. 10. № 6. P. 66-70. (in Russ.).

11. Sakashita S., Fujii M., Ohji K. Continuous crystallization system using a heat pump for the sugar refinery // Energy Saving System. Int. Sugar J. 1998. V. 100. № 1189. P. 35-42.

12. Supranto S., Chandra Ishwar, Unde M.B., Diggory P.J., Holland F.A. Heat pump assisted distillation. Alternative ways to minimize energy consumption in fractional distillation // Int. J. Energy Res. 1986. V.10. № 2. P. 45-161.

13. Fanyo Z., Benko N. Comparison of various heat pump assisted distillation configurations // Chem. Eng. Res. & Des. A. 1998. V. 76. № 3. P. 348-360.

14. Oliveira S.B.M., Parise I.A.R. Modelling of an ethanol - water distillation column assisted by an external heat pump // Int. J. Energy Res. 2002. V. 26. № 12. P. 1055-1072.

15. Nakaiwa M., Huang K., Endo A., Ohmori T. Internally heat integrated distillation columns. A review. // Chem. Eng. Res. & Des. 2003. V. 81. № 1. P. 162-177.