Разработка энергосберегающей технологии ректификации циклических углеводородов (стр. 12 из 13)
Таблица 24. Результаты сравнения энергопотребления технологических схем
| Схема | Суммарные энергозатраты, ГДж/ч |  ,% | |
| QП | QФ | ||
| Состав ЦГ–Б–ЭБ,% мол. = 10-80-10 | |||
| 1-1 | 6,53 | 6,10 | 6,58 |
| 1-2 | 6,53 | 6,14 | 5,97 |
| 1-3 | 6,53 | 5,75 | 11,94 |
| 2-1 | 9,52 | 6,47 | 32,04 |
| 3-1 | 8,78 | 8,02 | 8,66 |
Таблица 25. Результаты сравнения энергопотребления для трансформируемых комплексов колонн.
| схема энерго- затраты, ГДж/час | 1-1 | 1-2 | 1-3 | 2 | 3 | |
| QП | Q12 | 5,66 | - | 6,53 | - | - |
| Q23 | - | 4,47 | 7,46 | 5,14 | ||
| QФ | Q12 | 5,01 | - | 5,75 | - | - |
| Q23 | - | 4,08 | 4,79 | 4,38 | ||
 , % | 11,48 | 8,72 | 11,94 | 35,79 | 14,79 | |
Видно, что экономия энергозатрат в некоторых случаях существенна и превышает 10% -ую величину. Особенно явно это видно при сравнении энергопотребления колонн, участвующих в трансформации схем–прообразов в схемы–образы.
Таким образом, нами была рассмотрена экстрактивная ректификация азеотропной смеси циклогексан – бензол – этилбензол с использованием анилина в качестве разделяющего агента. Для осуществления разделения синтезированы схемы, принадлежащие разным классам, одни из них – это схемы, состоящие из двухотборных колонн, другие – схемы, содержащие сложные колонны с боковыми секциями. Последние относятся к структурам с частично связанными тепловыми и материальными потоками, позволяющие снизить энергопотребление за счет приближения к термодинамической обратимости. Связывание секций колонн потоками определенным образом позволяет отказаться от наличия кипятильников или дефлегматоров для боковых секций, которые являются источниками термодинамической необратимости. В целом организация разделения в колоннах со связанными потоками приводит к снижению энергозатрат. В ходе работы нами была показана эффективность использования таких структур по сравнению с традиционными двухотборными экстрактивными комплексами.
Выводы
Для разделения смеси бензол – циклогексан – этилбензол – анилин методом экстрактивной ректификации синтезированы технологические схемы, принадлежащие различным классам структур: схемы из двухотборных колонн и схемы, содержащие сложные колонны с боковыми секциями.
Проведена параметрическая оптимизация полученных технологических схем ректификации по критерию минимальных энергозатрат на разделение. В результате для каждой структуры найден набор параметров, обеспечивающих минимальное энергопотребление – температура, уровень ввода и расход экстрактивного агента, положение тарелок питания ректификационных колонн, для схем содержащих боковые секции – также количество и положение бокового отбора.
В результате анализа полученных результатов, выявлено, что применение схем с частично связанными тепловыми и материальными потоками (схем со сложными колоннами с боковыми секциями) позволяет снизить затраты на разделение (в данном случае для энергопотребления схем в целом экономия может превышать 10%).
Для разделения смеси бензол – циклогексан – этилбензол фиксированного состава (бензол: циклогексан: этилбензол = 10: 80: 10%мол) оптимальной по энергопотреблению является структура из одной сложной колонны, с двумя боковыми секциями.
Список использованной литературы
1. Серафимов Л.А. Технология разделения азеотропных смесей (дополнительная глава) в кн. Свентославский В. Азеотропия и полиазеотропия. - М.: “Химия”, 1968, 186 с.
2. Жаров В.Т., Серафимов Л.А. Физико-химические основы дистилляции и ректификации. - М.: - “Химия”, 1975, 240 с.
3. Серафимов Л.А., Фролкова А.К. Фундаментальный принцип перераспределения полей концентраций между областями ректификации как основа создания технологических комплексов // Теор. осн. хим. технологии. - т.31, №2, 1997, с.184-193.
4. Гришунин А.В., Балашов М.И., Серафимов Л.А. Синтез комплексов ректификационных колонн для разделения трехкомпонентных азеотропных смесей с использованием принципов переходимости разделяющих многообразий // Разделение жидких неидеальных смесей, труды Алтайского политехнического института, Барнаул, 1974, с.45-49.
5. Петлюк Ф.Б., Серафимов Л.А. Многокомпонентная ректификация, теория и расчет. -М.:, Химия, 1983, 304 с.
6. Тимошенко А.В., Серафимов Л.А., Синтез технологических схем ректификации многокомпонентных смесей с одним бинарным азеотропом // Теор. осн. хим. технологии. -1999, т.33, №1, с.47-53.
7. Тимошенко А.В. Серафимов Л.А. Синтез и дискриминация технологических схем ректификационного разделения с использованием критерия энергозатрат. - В сб. “Наукоемкие химические технологии” III международная конференция, Тверь, 1995, с.65.
8. Тимошенко А.В., Серафимов Л.А., Тимофеев В.С., Глушаченкова Е.А. Синтез и анализ технологических схем для разделения трехкомпонентных азеотропных смесей. - в сб. “Наукоемкие химические технологии”, IV международная конференция, Волгоград, 1996, с.84.
9. Гельперин И. Н, Новикова К.Е. / Журнал прикладной химии – 1961. Т 34. - № 9. - С 11-16.
10. Тимофеев В.С., Серафимов Л. А "Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза", Москва "Высшая школа" 2003 г, 536 с.
11. 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" 209023 г.1758с.
12. Berg L., Separation of benzene and toluene from close boiling nonaromatics by extractive distillation. // AIChE J., 1983, 29, 6, 961.
13. Duan Z. T., Development of extractive distillation. // Petrochem. Technol., 1978, 7, 2, 177.
14. Hafslund E. R. Propylene-propane extractive distillation. // Chem. Eng. Prog., 1969, 65, 9, 58.
15. Hilal N., Yousef G., Anabtawi M. Z., Operating parameters effect on methanol-acetone separation by extractive distillation. // Sep. Sci. Technol., 2002, 37, 14, 3291.
16. Кириченко Г.А. Исследование физико-химических основ технологии разделения продуктов алкилирования фенола метанолом на g-окиси алюминия. Автореф. дисс... . канд. техн. наук. - М.: МИТХТ, 1981. - 31 с.
17. Кива В.Н., Кириченко Г.А. Особенности ректификации с двухпоточной подачей питания / В кн.: Нефтехимические процессы в многофазных системах. Сборник научных трудов. - М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1980, с.108-115.
18. Петлюк Ф.Б. Качественная теория, синтез и расчет технологических схем ректификации многокомпонентных неидеальных смесей. Дисс. докт. техн. наук. - М.: МИТХТ, 1983
19. Петлюк Ф. Б., Серафимов Л. А., Тимофеев В. С., Майский В.И. Юдин Е.Н., Аветьян М.Г. Способ тепломассообмена между жидкостями с различными температурами кипения / А. с. N1074555, приоритет от 16.07.82 г.
20. Фролкова А.К., Павленко Т.Г. Влияние организации потоков на процесс экстрактивной ректификации // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по ректификации, Северодонецк, 1991. - С.241-242.
21. Семенов Л.В. Межмолекулярные взаимодействия и разделение углеводородов с использованием селективных растворителей. Автореф. дисс. докт. хим. наук. – Л.: ЛТИ, 1986. – 49 с.
22. Пирог Л.А. Оценка эффективности агентов при разделении неидеальных смесей экстрактивной ректификацией. Дисс. канд. техн. техн. наук. – М.: МИТХТ, 1987.
23. R. C. Everson, B. J. van der Merwe. The effects of selected solvents on the relative volatility of a binary systems consisting of 1-octene and 2-hexanone // Fluid Phase Equilibria. - 1998. - №.143. - pp.173-184.
24. Jose M. Resa, Cristina Gonzalez, Miguel A. Betolaza, Aitor Ruiz. Behavior of butyl ether as entrainer for the extractive distillation of the azeotropic mixture propanone +diisopropyle ether. Isobaric VLE data of the azeotropic components with the entrainer // Fluid Phase Equilibria. - 1999. - №.156. - pp.89-99.
25. Alberto Arce, Jose Martinez-Ageitos, Eva Rodil, Ana Soto. Phase equilibria involved in extractive distillation of 2-methoxy-2-methylpropane+methanol using 1-butanol as entrainer // Fluid Phase Equilibria. - 2000. - №.171. - pp. 207-218.
26. Rodriguez-Donis, V. Gerbaud and X. Joulia. Entrainer selection rules for the separation of azeotropic and close-boiling-temperature mixtures by homogeneous batch distillation process // Ind. Eng. Chem. Res. - 2001. - V.40. - pp.2729-2741.
27. Зарецкий М.И. Разработка научных основ новой технологии селективного разделения смесей органических соединений с близкими физико-химическими свойствами. Автореф. дисс. докт. хим. наук. – М.: МИТХТ, 1990.
28. Фролкова А.К., Павленко Т.Г., Тимофеев В.С. Выбор селективных разделяющих агентов на основе анализа избыточных термодинамических функций // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по термодинамике орг. соединений, Минск, 1990. –С.105.
29. Zhigang Lei, Chengyue Li, Biaohua Chen Extractive Distillation: A Review // Separation and Purification Reviews, 2003, Vol.32, No.2, pp.121
30. Фролкова А.К. Разработка технологических схем разделения полиазеотропных смесей с использованием автоэкстрактивной ректификацией. Дисс. … канд. техн. наук. – М.: МИТХТ, 1980
31. Ханина Е.П. Исследование влияния структур фазовых диаграмм и рециклов на технологические схемы разделения. Дисс. …канд. техн. наук. – М.: МИТХТ, 1978
32. Павленко Т.Г., Фролкова А.К., Ханина Е.П., Перфильева А.С., Тимофеев В.С. О роли флегмы в процессах экстрактивной и автоэкстрактивной ректификации // Сб. "Основной органический синтез и нефтехимия". – Ярославль: ЯПИ. – Вып. 19, 1983. – С.76-81
33. Виджесингхе А. М.Д.Ч. Разработка технологических комплексов специальных методов ректификации для регенерации растворителей. Автореф. дисс. …канд. техн. наук. – М.: МИТХТ, 1985. – 21 с.
34. Лапшина В.Б. Разработка технологии разделения полиазеотропных смесей растворителей, образующихся в производстве синтетической аскорбиновой кислоты. Автореф. дисс. …канд. техн. наук. – М.: МИТХТ, 1988. – 22 с.