Сравнение результатов. Нами был проведен сравнительный анализ традиционных схем разделения четырехкомпонентной азеотропосодержащей смеси методом экстрактивной ректификации.
Эти схемы различаются по структуре в одной из них экстрактивный агент подается в первую колонну, что позволяет выделить компонент азеотропной пары на первом этапе, в другой - первоначально происходит фракционирование смеси на зеотропную и азеотропную составляющую, а затем их разделение. Каждая из предложенных технологических схем была подвергнута параметрической оптимизации с целью снижения энергозатрат на разделение.
Результаты оптимизации представлены в табл. 15. Таблица 15. Сравнение технологических параметров схем экстрактивной ректификации Параметры Схема с применением ЭА в первой колонне Схема с предварительным фракционированием Температура подачи ЭА, оС 100 100 Оптимальный расход ЭА, моль ч 70 60 NЭА NF 4 11 5 10 Тарелка питания колонны регенерации 11 4 Суммарные энергозатраты, ГДж ч 24,55 10,75 Из приведенных данных видно, что оптимальные параметры работы экстрактивной колонны для двух схем весьма близки.
Поэтому можно утверждать, что значительная экономия энергозатрат в случае схемы с предварительным фракционированием исходной смеси достигается за счет структурных особенностей. Выделение зеотропной составляющей на первом этапе значительно облегчает дальнейшее разделение смеси.
Суммарные энергозатраты различаются более чем на 50 54,25 . Рассмотрим структуру энергозатрат более подробно рис 13 . В случае схемы с применением ЭА в первой колонне наибольшее энергопотребление приходится на кипятильник колонны регенерации.
Это связано с высоким требованием к чистоте разделяющего агента 99,9 . Для схемы с предварительным фракционированием максимальные энергозатраты наблюдаются в колонне разделения ЭБ и ПБ. б Рис.13. Структура энергозатрат а - схема с предварительным фракционированием б - схема с применением ЭА в первой колонне Далее на рис14. представлены профили температуры и скоростей жидкости и пара по высоте колонны при оптимальных технологических параметрах.
На представленных зависимостях отчетливо видны скачки изменения температуры и расходов пара и жидкости, соответствующие разноуровневой подаче ЭА и питания в экстрактивной колонне. Схема разделения с применением ЭА в первой колонне Схема с применением ЭА во второй колонне а б в г Рис.14. Температурные профили а, б и скорости потоков пара и жидкости в, г для различных схем ЭР Выводы В ходе работы были рассмотрены традиционные схемы экстрактивной ректификации схема с использованием ЭА в первой колонне и схема с предварительным фракционированием исходной смеси.
Для каждой структуры найден оптимальный набор параметров. Для схемы с использованием ЭА в первой колонне -температура подачи ЭА 100 оС -оптимальный расход ЭА 70 моль ч -уровни подачи ЭА и питания в экстрактивную колонну - 4 11 тарелки -тарелка питания в колонне регенерации - 11 тарелка.
Для схемы с предварительным фракционированием -температура подачи ЭА 100 оС -оптимальный расход ЭА 60 моль ч - уровни подачи ЭА и питания в экстрактивную колонну - 5 10 тарелки -тарелка питания в колонне регенерации - 4 тарелка. При фиксированном суммарном числе ступеней разделения оптимальной является схема с предварительным фракционированием исходной смеси.