Разработка энергосберегающей схемы разделения трехкомпонентной азеотропной смеси бензол–циклогексан-гексан методом экстрактивной ректификации с сульфоланом

содержание 1. Введение. 2. Литературный обзор. 1. Методы разделения азеотропных смесей. 1. Разделение в колоннах работающих под разным давлением 2. Азеотропная ректификация 3. Теоретические основы экстрактивной ректификации 2.Экстракционное выделение аренов из катализатов риформинга бензиновых фракций. 1.Экстракция аренов С6-С8 сульфоланом из катализатов риформинга. 3. Процесс обратимой ректификации, как процесс обладающий минимальной энтропией. 4. Способы приближения необратимых процессов ректификации к процессу обратимой ректификации. 1. Колонны со стриппинг-секциями. 2. Многокорпусная ректификация. 3. Теплоинтеграция потоков. 4. Совершенствование массообменных устройств. 5. Методы воздействия на эффективность работы ректификационных колонн. 6. Ректификация многокомпонентных смесей. 7. Поливариантность технологических схем. 8. Термодинамические методы расчета равновесия жидкость-пар. 1. Модели локальных составов 12 . 8.2 Уравнения состояния 12 . 8.3 Групповые модели 12 . 3. Постановка задачи 4. Расчетно-экспериментальные методики и аппаратные средства 4.1 Программный комплекс PRO 1. Методы расчета ректификации. 2. Синтез технологических схем экстрактивной ректификации в комплексах простых и сложных колонн. 5. Расчетноэкспериментальная часть 1. Физико - химические свойства индивидуальных компонентов. 2. Моделирование паро-жидкостного равновесия Список литературы. 1. Введение. Процессы разделения многокомпонентных смесей органических продуктов являются одними из самых распространенных и сложных процессов химической и нефтехимической технологии.

Они используются как на стадиях предварительной подготовки сырья, так и непосредственно в общей технологической схеме производства для разделения полупродуктов и получения продуктов высокой степени очистки.

Эти процессы являются одними из самых энергоемких, и их эффективность часто определяет экономику производства в целом.

Ректификация наиболее часто применяемый метод для разделения продуктов и подготовки сырья в химической технологии.

Она проста и дает возможность получить очень чистый продукт, однако при всех ее достоинствах, есть и ряд серьезных недостатков.

Ректификационные колонны - это большие и металлоемкие аппараты, требующие крупных капиталовложений, более того это еще и энергоемкий процесс. На ректификацию может затрачиваться до 70 всей энергии производства. Поэтому становится насущной проблема разработки наиболее экономичной технологии разделения продуктов. При увеличении количества разделяемых компонентов увеличивается и число вариантов их разделения, отличающиеся друг от друга энергозатратами.

Такие особенности производственных процессов как непрерывность и многотоннажность приводят к тому, что даже относительно невысокие снижение энергозатрат, повышение качества товарных фракций обеспечивают значительный экономический эффект для технологии в целом. Существующие эвристические и алгоритмические методы поиска структуры оптимальной технологической схемы ректификации, как правило, ориентированы на выбор наилучшего решения в определенном заданном классе эквивалентности технологических схем. В случае разделения азеотропных смесей получение чистых продуктов обычной ректификацией невозможно.

Для решения этой проблемы предложен ряд методов, одним из которых является экстрактивная ректификация с использованием разделяющего агента. Данный метод достаточно прост в аппаратурном оформлении и не требует значительных энергозатрат по сравнению с другими методами разделения азеотропных смесей. 2.

Литературный обзор

Литературный обзор . 1.

Методы разделения азеотропных смесей

Методы разделения азеотропных смесей. В различных отраслях промышленности используют разнообразные жидкие и ... Необходимо иметь в виду, что смеси, образующие азеотроп, разделить на ... 1. .

Разделение в колоннах работающих под разным давлением

Разделение в колоннах работающих под разным давлением. Для разделения азеотропных смесей путем обычной ректификации использую... При этом используется свойство изменения состава азеотропной смеси с и... Следовательно, рассматриваемый метод разделения тем эффективнее, чем б... 2.1.2.

Азеотропная ректификация

Азеотропная ректификация. Процесс ректификации осуществляется путём многократного контакта между... Таким образом, отсутствие равновесия при движении фаз с определённой с... В виде кубового продукта можно получить один компонент или смесь неско... 2.1.3.

Теоретические основы экстрактивной ректификации

разделяющий агент РА , используется для изменения относительной летуче... Экстрактивная ректификация ЭР весьма часто применима в промышленности ... Традиционный комплекс экстрактивной ректификации состоит из двух ректи... 3 В общем, экстрактивная ректификация является одним из случаев реализ... .

Экстракционное выделение аренов из катализатов риформинга бензиновых фракций

В качестве экстрагентов аренов в промышленности применяются сульфолан,... Некоторые селективные растворители с повышенной растворяющей способнос... С повышением температуры селективность сильно ассоциированных раствори... 3 Сравнительная характеристика селективных растворителей Селективный р... То же, но с введением в N-метилкапролактам этиленгликоля эти преимущес...

Экстракция аренов С

находились 107 установок экстракции аренов сульфоланом. Мощность устан... воды. Однако сопоставление эффективности различных экстрагентов проведено не... Результаты одноступенчатой экстракции аренов С6-С9 из катализата рифор... Из экстрактной фазы сульфолан регенерируют отпариванием углеводородов ...

Способы приближения необратимых процессов ректификации к процессу обратимой ректификации

2.4.1. Способы приближения необратимых процессов ректификации к процессу обра... . В силу своих особенностей процесс обратимой ректификации обладает наим...

Колонны со стриппинг-секциями

В стриппинг-секцию подается поток бокового погона, одна часть которого... Разделение бинарной смеси AB в схеме многокорпусной ректификации. 2.3.3. На рисунке 8 изображен пример колонн, с полностью связанными материаль... Ректификационные колонны с полностью связанными материальными потоками.

Совершенствование массообменных устройств

Совершенствование массообменных устройств. Альтернативный способ приближения необратимого процесса ректификации к... В химической технологии широко используются как насадочные, так и таре... Основными факторами, влияющими на выбор контактного устройства для кон... Равновесную тарелку, обладающую КПД 100 создать невозможно, однако вед...

Методы воздействия на эффективность работы ректификационных колонн

Методы воздействия на эффективность работы ректификационных колонн. В ... Конкретно ее надо подавать в то сечение колонны, в котором этот состав... 2.6. Ректификация многокомпонентных смесей. Разумеется, реально получают не отдельные компоненты, а фракции с преи...

Поливариантность технологических схем

Число вариантов ТСР определяется как 2.7.2 Выбор оптимальных ТСР предс... Поливариантность технологических схем. С этой целью должны быть рассмотрены как безмашинные методы, так и осн... . Возможности различных методов разделения, области их использования, пр...

Термодинамические методы расчета равновесия жидкость-пар

Термодинамические методы расчета равновесия жидкость-пар. Согласно этой теории раствор рассматривается как упорядоченная структу... Модель UNIQUAC 13,14,15 Уравнение UNIQUAC universal quasi-chemical - у... 2.8.2 Уравнения состояния 12 . Метод UNIFAC основан на модели UNIQUAC, которая представляет избыточну...

Постановка задачи

Постановка задачи. 4. Среди множества рассмотренных вариантов выявить наиболее экономичную с... Он объединяет базы данных по свойствам химических компонентов и методы... Комплекс PRO II включает базу данных по свойствам более 1750 веществ.

Методы расчета ректификации

Алгоритм Chemdist представляет собой новый алгоритм, разработанный фир... Имеется две модификации метода Ньютона - Рафсона. Дробный размер шага выводится в суммарном отчете по итерациям колонны. В каждой модели решаются тепловой и материальный балансы и уравнения р... .

Синтез технологических схем экстрактивной ректификации в комплексах простых и сложных колонн

В первом случае процесс ректификации может быть организован так, что н... Таким образом, в настоящее время практически за пределами рассмотрения... Схемы из первого класса для ректификации смесей с низкой размерностью ... Подача ЭА осуществляется из куба третьей колонны в верхнее сечение пер... Колонна регенерации ЭА остается без изменений относительно П3.

Физико - химические свойства индивидуальных компонентов

Наименование вещества Молекулярная масса г моль Относительная плотност... Моделирование паро-жидкостного равновесия На первом этапе исследований... 3 . Таким образом, существует определенный набор рабочих параметров, при к... бензола, 40 масс.

Выводы.

Для рассматриваемой системы уменьшение числа аппаратов, охваченных рециклом, приводит к значительному уменьшению суммарных энергозатрат в кипятильниках колонн на 4 - 58 . Это связано с меньшими затратами тепла в кубах колонн в соответствии с уменьшением количества разделяемого агента.

В ряду схем образов первого заданного разделения наилучшими показателями обладает схема, имеющая минимальное число кипятильников Ф 1.1 . При этом экономия энергоресурсов по сравнению с праобразом П1 составляет 44,25 . Из трех возможных схем, состоящих из двух отборных колонн, схемы работающие по второму заданному разделению и разветвленная система обладают относительно небольшим отличием в энергозатратах 10,72 В связи с наличием двух жидких фаз при ректификации в качестве пригодных для промышленной реализации могут быть использованы только по одному образу П2 и П3. Разница в энергозатратах между образами этих схем составляет 41,28 по отношению к друг другу и наименьшими энергозатратами характеризуется схема V 3.2, имеющая энергозатраты на 66 меньше, лучшего варианта из отборных колонн П2. Список литературы. 1. Тимофеев В.С Серафимов Л.А Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза , Москва Высшая школа 2003 г, 536 с 2. Сулимов А. Д. Производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья , Москва, 1975 г. 3. Zhigang Lei, Chengyue Li, Biaohua Chen. Extractive distillation a review.

Separation and purification reviews vol. 32, No.2, pp. 121-213, 2003 4. Гайле А.А Сомов В.Е Варшавский О.М. Ароматические углеводороды Выделение, применение, рынок Справочник СПб. Химиздат, 2000г. 12с. 5. Гайле А.А Сомов В.Е Варшавский О.М Семенов Л.В. Сульфолан свойства и применение в качестве селективного растворителя , Спб. Химииздат, 1998г. 81 с. 6. Петлюк Ф. Б Серафимов Л. А. Многокомпонентная ректификация теория и расчет.

М. Химия, 1983. 7. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты.

М. Химия, 1978. 8. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии.

Книга 2. под ред. В. Г. Айнштейна. Москва. Химия,2000. 9. Айнштейн В.Г Захаров М.К Носов Г.А Захаренко В.В Зиновкина Т.В Таран А.Л Костаян А.Е. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии т.2 Москва Логос Высшая школа 2003 г. 1758с. 10. Львов С.В. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей, изд. АНСССР, 1960 г, 163 с. 11. Серафимов Л. А Мозжухин А.С Науменкова Л. Б. Определение числа вариантов технологических схем ректификации n-компонентных зеотропных смесей, ТОХТ, т. 27, N3, с. 292-295,1993 12. Морачевский А.Г Смирнова Н.А Пиотровская Е.М. и др. Термодинамика равновесия жидкость-пар, под ред. Морачевского А.Г Л. Изд-во Химия, 1989, с. 344. 13. Nitta T Katayama T. J. Chem. Eng. Jap. 1974, v.7 p 381-382 14. Hiranuma N. Ind. Eng. Chem. Fund. 1974 V.13 p.219-222 15. Palmen D. A Smith D. B. Ind. Eng. Chem Proc. Des. Dev. 1972. V.1. p 114-119.