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

В случае разделения азеотропных смесей получение чистых продуктов обычной ректификацией невозможно. Для решения этой проблемы предложен ряд методов, одним из таких методов является экстрактивная ректификация с использованием разделяющего агента.

Рубрика	Химия
Вид	дипломная работа
Язык	русский
Дата добавления	04.01.2009

Taблица 6. Рабочие параметры схем-образов П1*

*N_S1 — тарелка отбора в первую боковую секцию; S1 — первая боковая секция; N_S2 — тарелка отбора в первую боковую секцию; S2 -вторая боковая секция

? — снижение энергозатрат схем образов относительно схем праобразов, %

Taблица 7. Рабочие параметры схемы-образа П2 (V2.1)*

Taблица 8. Рабочие параметры схемы-образа П5 (V5.2)*

5.6. Обсуждение полученных результатов

Для сравнительного анализа полученных результатов в табл.9 представлены суммарные энергозатраты для всех рассмотренных схем.

Сводная таблица полученных результатов по всем рассмотренным схемам.

Как видно из табл.9 применение связывания тепловых и материальных потоков приводит к существенному снижению суммарных энергозатрат на разделение в процессе экстрактивной ректификации.

Среди образов схемы П1 наименьшими энергозатратами обладает образ Ф1.1, он на 0,4196 Гкал/час (44,25%) менее энергоемок схемы праобраза, на 0,2962 Гкал/час (35,91%) менее энергоемок схемы образа V1.1 и на 0,3773 Гкал/час (41,64%) менее энергоемок схемы образа V1.2. Образ схемы П2 V2.1 на 0,1887 Гкал/час (28,75%) менее энергоемок схемы праобраза. И наконец образ схемы П5 V5.2 на 0,4276 Гкал/час (58,16%) менее энергоемок схемы праобраза.

Казалось бы, что среди всех рассмотренных схем, образ Ф1.1. наиболее приближен к термодинамически обратимому процессу, и следовательно он должен обладать минимальными энергозатратами. Однако расчет показал, что наименьшими тепловыми нагрузками обладает схема V5.2. (Q_?кип = 0,3076 Гкал/час). Это можно объяснить тем, что рассмотренная нами смесь содержит значительно количество тяжелокипящего толуола, поэтому наиболее эффективной оказалась схема с предварительным отделением тяжелокипящего компонента от бинарной азеотропной составляющей.

· 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.

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

Источник

Ректификационная установка непрерывного действия для разделения жидкой бинарной смеси гексан-бензол

Материальный баланс для ректификационной колонны. Определение оптимального флегмового числа. Расчет тепловой изоляции колонны, коэффициента теплоотдачи для воды и пара. Подбор холодильника для дистиллята и кубового остатка, кипятильника, подогревателя.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	27.06.2016
Размер файла	227,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный технологический университет»

Кафедра промышленной экологии, процессов и аппаратов химических производств

Ректификационная установка непрерывного действия

Студент группы 64-4

Рассчитать установку непрерывного действия для разделения жидкой бинарной смеси — гексан-бензол. Производительность колонны G_d = 0,96 кг/с. Содержание бензола x_d = 95 % (мольн), исходной смеси x_f = 21 % (мольн), кубовом остатке x_w = 6 % (мольн). Давление в колонне атмосферное. Тип ректификационной колонны — насадочная.

Равновесные составы жидкости и пара смеси гексан — бензол.

В данной работе приводится расчет насадочной ректификационной колонны для разделения смеси гексан-бензол.

• Содержание Введение
• Физико-химические характеристики продукта
• 1. Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия
• 2. Расчет колонны
  • 2.1 Материальный баланс
  • 2.2 Расчет флегмового числа
  • 2.3 Расчет скорости пара и диаметра колонны
  • 2.4 Определение высоты колонны
• 3. Гидравлический расчет колонны
  • 3.1 Сопротивление верхней части колонны
  • 3.2 Сопротивление нижней части колонны
• 4. Тепловой расчет ректификационной колонны
  • 4.1 Расчет тепловой изоляции колонны
• 5. Расчет вспомогательного оборудования
  • 5.1 Расчет дефлегмаотра
    • 5.1.1 Температурная схема
    • 5.1.2 Предварительный выбор конструкции теплообменника
    • 5.1.3 Определение коэффициента теплоотдачи для воды
    • 5.1.4 Определение коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара на пучке горизонтальных труб
    • 5.1.5 Расчет коэффициента теплопередачи
    • 5.1.6 Характеристики теплообменника
  • 5.2 Расчет холодильника для дистиллята
  • 5.3 Расчет холодильника для кубового остатка
  • 5.4 Расчет кипятильника
  • 5.5 Расчет подогревателя
• 6. Расчет диаметра штуцеров
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение А Введение
• Ректификация — разделение жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате противоточного взаимодействия паровой смеси и жидкой смеси.
• Возможность разделения жидкой смеси на составляющие её компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости.
• Процессы ректификации осуществляются периодически или непрерывно при различных давлениях: при атмосферном давлении, под вакуумом (для разделения смесей высококипящих веществ), а также под давлением больше атмосферного (для разделения смесей, являющихся газообразными при нормальных температурах).
• Непрерывно действующие установки. Ректификационная колонна имеет цилиндрический корпус, внутри которого установлены контактные устройства в виде тарелок или насадки. Снизу вверх по колонне движутся пары, поступающие в нижнюю часть аппарата из кипятильника, который находится вне колонны, т. е. является выносным, либо размещается непосредственно под колонной. Следовательно, с помощью кипятильника создается восходящий поток пара.
• При выборе оптимальных условий работы ректификационной установки необходимо учитывать расход тепла и основные параметры (температуру и давление) теплоносителей — греющего пара и охлаждающей воды, а также требуемые размеры как самой колонны, так и соединенных с ней теплообменных аппаратов (кипятильника, нагревателя исходной смеси, дефлегматора и холодильника паров). Все эти факторы взаимосвязаны и зависят, в частности, от температуры и агрегатного состояния подаваемой на разделение смеси.
• Исходная смесь может поступать в колонну не только в жидком, но и в парообразном состоянии или в виде смеси жидкости и пара.
• При прочих равных условиях — заданны составах дистиллята у_D и остатка x_W, давлении Р в колонне и др. — подвод тепла в колонну минимален в случае подачи в нее жидкой исходной смеси, предварительно нагретой до температуры кипения t_K на питающей тарелке.
• Расчет ректификационной колоны сводится к определению ее основных параметров — диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который в свою очередь, зависит, от скорости и физических свойств фаз, а так же от типа и размеров тарелок.

Насадочные колонны получили широкое распространение в химической промышленности благодаря простоте их устройства, дешевизне изготовления и малому гидравлическому сопротивлению при пленочном режиме работы. Недостатком работы насадочной колонны является неравномерность распределения пара и жидкости по поперечному сечению, а следовательно неодинаковая эффективность различных её частей и низкая эффективность всей колонны в целом. На эффективность работы насадочной колонны влияют массовые расходы пара и жидкости, тип и степень смачиваемости насадки, отношение диаметра колонны к размеру насадки, высота слоя насадки, распределение потоков по сечению колонны. При выборе насадки учитывают достоинства и недостатки различных типов для того, чтобы для данного конкретного случая выбрать наиболее эффективную. На заводах химической промышленности насадочные колонны заполняют главным образом кольцами, изготовленными из керамики. Эти кольца обладают высокой стойкостью к воздействию кислот, кислых газов и других химически агрессивных веществ. Режимы работы насадочных колонн. При противоточном движении фаз в обычных насадочных колоннах можно наблюдать четыре характерных режима движения потоков: пленочный, промежуточный, турбулизации и эмульгирования. Пленочный режим наблюдается при капельно-пленочном течении жидкости, когда плотность орошения и скорость газа являются небольшими. Жидкость в этом случае движется от элемента к элементу насадки в виде капель и пленок, мало смачивая насадку. Промежуточный режим наблюдается при пленочно-струйном движении. Жидкость покрывает насадку в виде тонкой пленки, причем значительная доля поверхности остается несмоченной. Пленка и струи жидкости затормаживают поток газа с образованием отдельных вихрей. При турбулизации жидкость стекает по насадке в виде пленки, но доля смоченной поверхности значительно возрастает и в пленку жидкости проникают вихри. С повышением скорости газа увеличиваются турбулизация потоков массоперенос конвективными токами. При этих гидродинамических условиях возникает режим эмульгирования. При режиме эмульгирования турбулентность становится настолько значительной, что происходит разрыв граничной между потоками поверхности: газовые вихри, непрерывно возникая и перемещаясь, проникают в завихренную жидкость, в которой так же возникают и перемещаются жидкостные вихри. Интенсивность массообмена достигает максимальных значений. С последующим увеличением скорости газа происходит накапливание жидкости в колонне, вся насадка затапливается и начинается выброс жидкости из колонны.

Физико-химические характеристики продукта

Гексан

Молекулярный вес 86 кг/моль;

Плотность 660 кг/м 3 ;

Температура плавления — 95,3єС;

Температура кипения 68,7єС;

Бесцветная жидкость. Применяется как растворитель. Установлена возможность применения гексана в пищевой промышленности, например для экстракционной пробоподготовки вин и виноградных соков для последующего их газохроматографического анализа на определяемые пестициды.

Бензол

Молекулярный вес 78 кг/моль;

Плотность 879 кг/м 3 ;

Температура плавления 5,5єС;

Температура кипения 80,1єС;

Бесцветная жидкость. Образует с водой азеотропную смесь, благодаря этому легко обезвоживается при перегонке. В настоящее время производится преимущественно из нефтяного сырья каталитическим риформингом или гидродеметилированием толуола. Широко применяется в химической промышленности.

1. Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия

Источник

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

В случае разделения азеотропных смесей получение чистых продуктов обычной ректификацией невозможно. Для решения этой проблемы предложен ряд методов, одним из таких методов является экстрактивная ректификация с использованием разделяющего агента.

Рубрика	Химия
Вид	дипломная работа
Язык	русский
Дата добавления	04.01.2009

• содержание
• 1.Введение.
• 2.Литературный обзор.
  • 2.1.Методы разделения азеотропных смесей.
    2.1.1. Разделение в колоннах работающих под разным давлением
    • 2.1.2. Азеотропная ректификация
    • 2.1.3. Теоретические основы экстрактивной ректификации
  • 2.2.Экстракционное выделение аренов из катализатов риформинга бензиновых фракций.
    2.2.1.Экстракция аренов С₆-С₈сульфоланом из катализатов риформинга.
  • 2.3. Процесс обратимой ректификации, как процесс обладающий минимальной энтропией.
  • 2.4. Способы приближения необратимых процессов ректификации к процессу обратимой ректификации.
    2.4.1. Колонны со стриппинг-секциями.
    • 2.4.2. Многокорпусная ректификация.
    • 2.3.3. Теплоинтеграция потоков.
    • 2.4.4. Совершенствование массообменных устройств.
  • 2.5. Методы воздействия на эффективность работы ректификационных колонн.
  • 2.6. Ректификация многокомпонентных смесей.
  • 2.7. Поливариантность технологических схем.
  • 2.8. Термодинамические методы расчета равновесия жидкость-пар.
    2.8.1. Модели локальных составов [12].
    • 2.8.2 Уравнения состояния[12].
    • 2.8.3 Групповые модели[12].
• 3. Постановка задачи
• 4. Расчетно- экспериментальные методики и аппаратные средства
  • 4.1 Программный комплекс PRO/II.
    4.1.1. Методы расчета ректификации.
  • 4.2. Синтез технологических схем экстрактивной ректификации в комплексах простых и сложных колонн.
• 5. Расчетноэкспериментальная часть
  • 5.1. Физико — химические свойства индивидуальных компонентов.
  • 5.2. Моделирование паро-жидкостного равновесия
• Список литературы.

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.

2.1.Методы разделения азеотропных смесей.

В различных отраслях промышленности используют разнообразные жидкие и газовые смеси, подлежащие разделению на чистые компоненты или фракции различного состава. Разделение таких смесей проводят в комплексах, основанных на процессе ректификации.

Необходимо иметь в виду, что смеси, образующие азеотроп, разделить на практически чистые компоненты методом обычной ректификации нельзя. В данном случае необходимо использовать специальные методы ректификации, такие как:

· разделение в колоннах, работающих под разным давлением;

2.1.1. Разделение в колоннах работающих под разным давлением

Для разделения азеотропных смесей путем обычной ректификации используются комплексы (рис.1), работающие под разным давлением, которые позволяют преодолеть ограничения физико-химического характера и получать продукты требуемой чистоты. При этом используется свойство изменения состава азеотропной смеси с изменением температуры [1]. Составы азеотропов при разных давлениях различны, причем в зависимости от давления состав питания может принадлежать то одной, то другой области ректификации. Именно это свойство используется в двухколонных комплексах, предназначенных для разделения азеотропных смесей, в которых колонны работают при разных давлениях.

Рис.1. Разделение азеотропных смесей в комплексах, работающих под разным давлением

Путем изменения внешнего давления можно передвинуть азеотропный состав в область концентраций, отвечающих практически приемлемой чистоте одного из компонентов системы, и тогда ректификация на практически чистые компоненты окажется уже возможной. Изменение состава азеотропа, приходящееся на один градус температуры, согласно правилу Вревского, зависит от разности молярных теплот испарения компонентов. Следовательно, рассматриваемый метод разделения тем эффективнее, чем больше отличаются теплоты испарения компонентов разделяемой смеси.

Обычно теплоты испарения значительно различаются у веществ различной химической природы. Но практическое применение метода ограничено, т.к. возможный интервал изменения давлений ограничен температурами хладагентов, используемыми для конденсации паров в дефлегматорах, и теплоносителей, применяемых в кубах ректификационных установок. В силу указанных причин метод ректификации при двух различных давлениях не получил широкого практического применения для разделения азеотропных смесей.

2.1.2. Азеотропная ректификация

Достаточно высокая степень разделения жидких смесей на компоненты может быть достигнута путём ректификации. Разделение обычно осуществляется в колонных аппаратах при непрерывном контакте фаз. Проводя последовательно ряд процессов испарения жидкости и конденсации пара, можно получить в итоге жидкость (дистиллят), представляющую собой практически чистый низкокипящий компонент (НКК). Аналогично, исходя из паровой фазы с соответствующим составом жидкости, путём проведения ряда последовательных процессов конденсации и испарения можно получить жидкость (кубовый остаток), состоящую почти из чистого высококипящего компонента (ВКК).

Процесс ректификации осуществляется путём многократного контакта между неравновесными жидкой и паровой фазами, движущимися относительно друг друга. При взаимодействии фаз между ними происходит массо- и теплообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами. Многократное контактирование приводит к практически полному разделению исходной смеси.

Таким образом, отсутствие равновесия при движении фаз с определённой скоростью и многократность их контактирования являются непременным условием проведения ректификации.

Метод азеотропной ректификации (АР) основывается на проведении процесса ректификации с разделяющими агентами, обладающими свойством либо разбивать азеотроп, либо образовывать с одним или несколькими компонентами исходной смеси азеотропные системы и тем самым увеличивать коэффициенты относительной летучести разделяемых компонентов [2]. Процессы азеотропной ректификации стараются проводить так, чтобы вводимый в колонну разделяющий агент полностью выводился с дистиллатом. В виде кубового продукта можно получить один компонент или смесь нескольких компонентов с минимальным содержанием разделяющего агента (РА).

Так как в этом процессе РА выводится из системы в виде азеотропных смесей, его регенерация представляет большие трудности. В связи с этим наиболее желательными являются РА, обладающие ограниченной взаимной растворимостью в компонентах, отбираемых в виде дистиллата. В этом случае рецикл РА может быть осуществлен путем расслаивания охлажденного конденсата, отбираемого из верха колонны, и отбора в качестве дистиллата слоя, обогащенного целевым веществом. Содержащийся в этом растворе РА может быть отогнан в регенерационной колонне в виде азеотропа, также подвергаемого расслаиванию после конденсации и охлаждения.

Практический чистый целевой компонент получается в регенерационной колонне в виде кубовой жидкости. Типичная схема процесса азеотропной ректификации в присутствие РА представлена на рис.2

Рис. 2 Схема установки для азеотропной ректификации

1 -ректификационная колонна; 2- колонна регенерации РА; 3 — холодильник; 4 — расслаиватель.

2.1.3. Теоретические основы экстрактивной ректификации

Экстрактивная ректификация (ЭР) весьма часто применима в промышленности и она становится все более и более значимым методом разделения в нефтехимической инженерии. Масштаб отбираемого продукта на промышленном оборудовании варьируется от нескольких килотонн (диаметр колонны около 0,5 м) до сотен килотонн (диаметр колонны около 2,5 м). Процесс главным образом используется в следующих случаях: одним из применений является разделение углеводородов с близкими значениями температур кипения, таких как смеси состава С₄, С₅, С₆ и т.д. Другое — это разделение смесей, образующих азеотроп, например спирт-вода, ацетокислота-вода, ацетон-метанол, метанол-метил-ацетат и т.д.

В ЭР добавляемый растворитель, т.е. разделяющий агент (РА), используется для изменения относительной летучести разделяемых компонентов. Таким образом возможно получить в одной колонне один чистый компонент с верха, а второй вместе с растворителем с низа, которые могут быть легко разделены во второй дистилляционной колонне, благодаря высокой температуре кипения растворителя. В процессе экстрактивной ректификации не обязательно выпаривать растворитель. Тогда как в азеотропной ректификации и растворитель и компоненты должны быть выпарены на верх азеотропной колонны ректификации. Более того, количество растворителя, применяемого в процессе азеотропной ректификации, обычно весьма велико. Это приводит к большему расходу энергии по сравнению с экстрактивной ректификацией. По этой причине, последняя является более предпочтительней. Недавно был предложен особый метод экстракции, адсорбционная экстракция, который представляет некий интерес. [3]

В общем, экстрактивная ректификация является одним из случаев реализации принципа перераспределения полей концентраций. При этом с одной стороны, преобразуется концентрационное пространство за счет добавления одного или нескольких экстрактивных агентов, которое обладает новым фазовым портретом по сравнению с исходным. С другой стороны, за счет разновысотной подачи экстрактивного агента и исходной смеси преобразуется динамическая система ректификации. Последнее порождает экстремумы на температурном профиле, соответствующем распределению компонентов по высоте колонны, что свидетельствует, о наличии элементов обратной ректификации,. Разновысотная подача потоков в колонну является обязательным условием реализации принципа перераспределения в данном методе.

В процессах экстрактивной ректификации регенерация разделяющего агента чаще всего не представляет затруднений. В связи с большим различием относительной летучести компонентов заданной смеси и разделяющего агента его регенерация легко осуществляется путем обычной ректификации, в процессе которой он отбирается в виде кубовой жидкости и вновь подается в колонну для экстрактивной ректификации. Традиционный комплекс экстрактивной ректификации состоит из двух ректификационных колонн: экстрактивной и колонны регенерации экстрактивного агента (ЭА). Такой комплекс представлен на рис.(3), где первая колонна является экстрактивной, куда подается тяжело- кипящий разделяющий агент, а сверху отбирается один из азеотропообразующих компонентов; продуктами второй колонны являются второй компонент азеотропной пары (дистиллат) и регенерированный экстрактивный агент (куб), который направляется на рецикл.

Рис.3 Схема установки для экстрактивной ректификации

1 — экстрактивно-ректификационная колонна; 2 — отгонная колонна

2.2. Экстракционное выделение аренов из катализатов риформинга бензиновых фракций.

В качестве экстрагентов аренов в промышленности применяются сульфолан, диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль (ТЭГ), тетраэтиленгликоль, N-формилморфолин, диметилсульфооксид, смеси N-метилпирролидона или N-метилкапролактама с этиленгликолем. Важнейшие требования к экстрагентам, от которых зависят степень извлечения и качество выделенных аренов, следующие:

· высокая групповая селективность, которую можно характеризовать отношением коэффициентов активности разделяемых групп углеводородов при бесконечном разбавлении в экстрагенте (предельных коэффициентов активности), например отношением предельных коэффициентов активности циклогексана и бензола (? 0 _цг/? 0 _б);

· высокая растворяющая способность по отношению к аренам, от которой зависит степень их извлечения и требующееся соотношение экстрагента к сырью; растворяющая способность, или «емкость», экстрагента тем выше, чем ниже предельные коэффициенты активности аренов, поэтому ее можно характеризовать величиной, обратной предельному коэффициенту активности бензола в экстрагенте (1/? 0 _б);

· низкая селективность по молекулярным массам, которая зависит от отношения предельных коэффициентов активности углеведородов — гомологов, напрмер, октана и гептана (lg(? 0 _окт/? 0 _гп)); только при этом условии экстрагенты высокой групповой селективностью могут обеспечить высокую степень извлечения и качество не только бензола, но и его гомологов — толуола, ксилолов.

Характеристика промышленных экстрагентов по всем этим важнейшим критериям представлена в табл.1. Некоторые селективные растворители с повышенной растворяющей способностью — N-метилпирролидон, N-формилморфолин, а также диметилформамид — применяются не только в качестве экстрагентов, но и как растворители для выделения аренов С₆-С₈ из более узкокипящих фракций в процессах экстрактивой ректификации.

Зависимость групповой селективности экстрагентов от температуры представлена на рис.4. С повышением температуры селективность сильно ассоциированных растворителей, в частности этиленгликоля, снижается более резко, чем слабо ассоциированных экстрагентов с повышенной растворяющей способностью, к которым относятся N-метилкапролактам, N-метилпирролидон, диметилформамид, N-формилморфолин.

Предель?ные коэффициенты активности углеводородов, селективность экстрагентов по отношению к системе циклогексан-бензол (? 0 _цг/? 0 _б), селективность по молекулярным массам (lg(? 0 _окт/? 0 _гп)) и растворяющая способность экстрагентов (1/? 0 _б)

Источник