Разделение смеси бензол – циклогексан – этилбензол – н-пропилбензол экстрактивной ректификацией
Рефераты по химии / Разделение смеси бензол – циклогексан – этилбензол – н-пропилбензол экстрактивной ректификациейСтраница 11
*В скобках указано давление при котором проводилось измерение
Мы рассмотрели тройную смесь, разделяемую в комплексе экстрактивной ректификации при давлении 0,3 кг/см2. В концентрационном симплексе мы определили ход альфа линий (рис. 6). Значения альфа линий представлены для пары компонентов 12, где 1 – циклогексан, 2 – бензол.
Рис. 6. Ход альфа-линий в смеси циклогексан-бензол-анилин при 0,3 кг/см2
В данном случае на рис. 6 единичная альфа линия делит симплекс на две области. Область α<1 прилегает к легкокипящему циклогексану. Здесь максимальным коэффициентом распределения обладает бензол, что делает невозможным выделение чистого циклогексана при нахождении состава питания в данной области.
В области α>1 циклогексан обладает максимальным коэффициентом распределения и может быть выделен в качестве дистиллата экстрактивной колонны. Поэтому нами был выбран эквимолярный состав исходного питания, при котором хРА=0,8 (F:РА=1:4), где значение коэффициента относительной летучести α ≈ 8 (>2).
Тепловой баланс процесса экстрактивной ректификации
В качестве критерия оптимизации традиционного варианта организации процесса экстрактивной ректификации мы использовали суммарные энергетические затраты в кипятильниках колонн:
, (6)
где N – число колонн в технологической схеме.
Причем, энергетические затраты в кубе каждой колонны рассчитываются, исходя из общего теплового баланса.
Для колонны экстрактивной ректификации традиционной схемы уравнение теплового баланса имеет вид:
,(7)
где QF = F*CF*TF – количество тепла, поступающее с потоком исходной смеси;
QЭА = PЭА*СЭА*ТЭА – количество тепла, поступающее в колонну с потоком экстрактивного агента;
QD = D*CD*TD – количество тепла, отводимое из колонны с потоком дистиллята;
QW = W*CW*TW – количество тепла, отводимое из колонны с кубовым потоком;
Qконд = D(R+1)r – количество тепла, отводимое при конденсации потоков дистиллята и флегмы.
Откуда затраты тепла в кипятильнике:
Qкип = QD + QW + Qконд – QF – QЭА(8)
Qкип = D*CD*TD + W*CW*TW + D(R+1)r – F*CF*TF – PЭА*СЭА*ТЭА (9)
При заданных количестве, составе питания и качестве продуктов поток дистиллята определяется из общего материального баланса колонны и является фиксированной величиной. Следовательно, теплосодержание верхнего продукта QD есть величина практически постоянная. Величина кубового потока также определяется из материального баланса и зависит от F:ЭА. Следовательно, теплосодержание нижнего продукта QW зависит от расхода разделяющего агента. Величина QF в уравнении (8) является постоянной, поскольку все расчеты мы проводили при фиксированном количестве исходной смеси заданного состава, поступающей в колонну при температуре кипения.
Таким образом, величина энергетических затрат в кубе экстрактивной колонны в рассматриваемом случае зависит в основном от флегмового числа, температуры и расхода подаваемого в колонну экстрактивного агента.
Как известно, флегмовое число в колонне заданной эффективности определяется, с одной стороны, природой разделяемой смеси, а с другой – положением тарелки питания, поскольку в зависимости от точки подачи исходной смеси в колонне формируется определенный профиль концентраций компонентов (траектория ректификации).
В колонне ЭР на формирование профиля оказывает существенное влияние и уровень ввода ЭА.
Температура подачи в колонну ЭА оказывает неоднозначное влияние на величину энергозатрат. С одной стороны, как видно из уравнения (9), чем выше температура ЭА, тем меньше на первый взгляд, Qкип. Однако поскольку ЭА подают в верхнее сечение колонны и при этом увеличивается его концентрация на верхних тарелках, то для получения дистиллята заданного качества потребуются более высокие значения флегмового числа, что в свою очередь приводит к росту Qкип.
Для колонны регенерации ЭА уравнение теплового баланса имеет вид:
QF + Qкип = QD + QW + D(R+1)r.(10)
Откуда Qкип = QD + QW + D(R+1)r – QF(11)
Обозначения те же, что и в уравнении (7)
В данном случае количество и состав исходной смеси и продуктовых потоков определяется общим материальным балансом схемы. Поэтому величина энергозатрат зависит в основном от флегмового числа, которое в свою очередь в колонне заданной эффективности определяется положением тарелки питания.
Таким образом, основными параметрами, определяющими энергоемкость традиционной схемы экстрактивной ректификации, состоящей из двух колонн, при заданных количестве, составе и температуре исходной смеси и заданном качестве продуктовых потоков являются:
Информация о химии
Ленард (von Lenard), Филипп Эдуард Антон фон
Немецкий физик Филипп Эдуард Антон фон Ленард родился в Прессбурге в Австро-Венгрии (ныне Братислава, Словакия) и был единственным ребенком состоятельного виноторговца Филиппа фон Ленарда и урожденной Антонии Бауман. Когда Ленард ...
Бекетов, Николай Николаевич
Русский химик Николай Николаевич Бекетов, один из основоположников физической химии, родился в с. Новая Бекетовка Пензенской губернии. Учился в 1-й Петербургской гимназии; в 1844 г. поступил в Петербургский университет, но с 3-го ...
Бэкон (Bacon), Роджер
Английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон родился в Илчестере (графство Сомерсет). Получил образование в Оксфордском и Парижском университетах (магистр искусств, 1241). До 1247 г. преподавал в Парижском университете. Во ...