Теоретические основы химической технологии, 2023, T. 57, № 2, стр. 177-187

ВВЕДЕНИЕ

Экстрактивная ректификация (ЭР) – один из методов разделения азеотропных смесей и смесей компонентов с относительной летучестью α → 1. ЭР используется в промышленности для выделения 1,3-бутадиена и изопрена из продуктов пиролиза и дегидрирования С₄–С₅ фракций [1–3]; разделения алкан-алкен-диеновых фракций, образующихся при дегидрировании алканов и пиролизе углеводородного сырья [1, 4]; выделения ароматических углеводородов из фракций пиролиза и риформинга и жидких продуктов коксования каменного угля [5–7]; выделения стирола из фракции С₈ пиролиза [8]; очистки ароматических углеводородов от тиофена и его гомологов [9–12].

Снижение ресурсо- и энергопотребления в технологиях ЭР является актуальной задачей ввиду многотоннажности технологий и достигается за счет выбора наиболее эффективного экстрактивного агента (ЭА) для разделения конкретной смеси [13–15]; параметрической и структурной оптимизации схем [16–18]; проведения процесса в комплексах с частично связанными тепловыми и материальными потоками (ЧСТМП) [18–20]; применения методов внешней теплоинтеграции колонн, в частности, тепловых насосов [21, 22] и неадиабатической ректификации [23].

Традиционная схема ЭР для разделения бинарных смесей (рис. 1а) включает две колонны: экстрактивную колонну (EC) и колонну регенерации экстрактивного агента (RC). Комплекс ЭР с ЧСТМП при разделении бинарных смесей с тяжелокипящим экстрактивным агентом представляет собой одну сложную колонну, которая состоит из основной колонны (MC) и боковой укрепляющей секции (SS) (рис. 1б).

Рис. 1.

Схемы ЭР бинарной смеси с тяжелокипящим экстрактивным агентом: (а) – традиционная двухколонная, (б) – комплекс с ЧСТМП. ЭА –экстрактивный агент, А и В – компоненты разделяемой смеси, EC – экстрактивная колонна, RC – колонна регенерации, MC – основная колонна, SS – боковая секция, 1–5 – секции колонн.

Как отмечалось выше, параметрическая оптимизация схем ЭР – один из эффективных способов снижения энергопотребления и полных годовых затрат на проведение данного процесса. После выбора эффективного экстрактивного агента оптимизируемыми параметрами для традиционной двухколонной схемы ЭР, как правило, являются: число тарелок в экстрактивной колонне (N_{total, EC}) и колонне регенерации ЭА (N_{total, RC}), положение тарелок подачи питания (N_{F, EC} и N_{F, RC}) и экстрактивного агента (N_{E, EC}), температура (t_E) и расход ЭА, флегмовые числа в колоннах. При проведении ЭР в комплексах с ЧСТМП параметрами оптимизации являются: число тарелок в основной колонне (N_{total, MC}) и в боковой секции (N_{total, SS}), положение тарелок подачи экстрактивного агента и питания в основную колонну (N_E, N_F), положение тарелки отбора потока в боковую секцию (N_S), количество потока, отбираемого в SS, температура и расход ЭА, флегмовые числа в MC и SS.

Как показали результаты наших исследований [19], оптимальное положение тарелок питания в экстрактивной колонне традиционной схемы и в основной колонне комплекса с ЧСТМП практически совпадает, флегмовые числа в экстрактивной колонне и в основной колонне имеют близкие значения. При этом флегмовые числа в боковой секции комплекса с ЧСТМП, существенно ниже, чем в колонне регенерации экстрактивного агента традиционной схемы. Очевидно, это связано с тем, что в боковую секцию поступает поток с высокой концентрацией целевого компонента (~80–90 мас. %), а в колонну регенерации – его сильно разбавленная смесь с экстрактивным агентом (концентрация ЭА > 70 мас. %). Оптимальный расход ЭА в комплексах экстрактивной ректификации (двухколонном и с ЧСТМП) для большинства исследованных смесей отличается не более чем на 10%. Однако имеются и некоторые исключения. Например, при ЭР ацетон–хлороформ (разделяющий агент – диметилформамид) азеотропного состава оптимальный расход диметилформамида (DMF) в традиционной двухколонной схеме и в комплексе с ЧСТМП совпадает [19], а при разделении этой смеси других составов оптимальное значение расхода DMF в комплексе с ЧСТМП на 20–30% ниже, чем в двухколонной схеме [24]. В случае ЭР смеси ацетон-метанол (разделяющий агент – вода) ситуация обратная: оптимальный расход воды в комплексе с ЧСТМП ~ на 20–27% выше, чем в двухколонной схеме [25]. Возникает вопрос: с чем это может быть связано? Оптимальный расход экстрактивного агента в колонне ЭР традиционной схемы при фиксированных числе тарелок в колонне и температуре ЭА зависит, главным образом, от положения тарелок подачи экстрактивного агента и питания. Можно предположить, что в комплексе с ЧСТМП оптимальный расход ЭА зависит не только от указанных параметров, но и от положения тарелки отбора потока в боковую секцию (N_S) и количества потока, отбираемого в боковую секцию (FS), причем характер этой зависимости для смесей разной природы неодинаковый.

Цель работы – исследовать влияние положения тарелки отбора потока в боковую секцию и количества потока, отбираемого в боковую секцию, на величину оптимального расхода экстрактивного агента в комплексе с ЧСТМП в зависимости от свойств разделяемой смеси и экстрактивного агента.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Для достижения поставленной цели рассмотрена ЭР трех смесей (табл. 1) в традиционной двухколонной схеме и в комплексе с ЧСТМП, определены оптимальные по критерию энергетических затрат параметры указанных схем. Расчеты проводили в программном комплексе PRO-II.

Расчеты всех схем проводились на 1000 кг/ч исходной смеси эквимассового состава, поступающей в колонну при температуре кипения. Число теоретических тарелок в колоннах и температуру подачи экстрактивного агента в колонну ЭР задавали в соответствии с данными работ [19, 26]. Они приведены в табл. 2. Для моделирования ректификационных колонн использовали имеющийся в программном комплексе PRO-II алгоритм Inside-Out, в основе которого лежит строгая модель теоретической тарелки, учитывающая тепловой баланс на каждой тарелке. Данный алгоритм предполагает совместное решение уравнений материального и теплового балансов и уравнений, описывающих равновесие жидкость-пар. Все колонны в схемах работают при давлении 101.3 кПа. Для моделирования парожидкостного равновесия применяли уравнение локальных составов NRTL с параметрами, опубликованными в работе [19]. Расчет колонн проводили в проектно-поверочном варианте, задавая концентрации основного компонента в продуктовых потоках в соответствии с данными, представленными в табл. 2.

Определение оптимальных рабочих параметров двухколонных схем ЭР. Оптимизацию двухколонных схем проводили по критерию суммарных энергетических затрат в кипятильниках колонн (Q_∑reb). Параметрами оптимизации являлись: расход экстрактивного агента (FE), а также положение тарелок подачи потоков ЭА и питания в колонны (N_E, N_{F, EC}, N_{F, RC}). Ограничения на оптимизацию – качество продуктов разделения. Оптимизацию проводили в соответствии с алгоритмом, описанным автором [27]. Результаты представлены в табл. 3.

Определение оптимальных рабочих параметров комплексов ЭР с ЧСТМП. Оптимизацию комплексов ЭР с ЧСТМП проводили по критерию минимума энергетических затрат в кипятильнике основной колонны (Q_ЧСТМП). Параметры оптимизации: расход экстрактивного агента (FE), величина потока пара, отбираемого из основной колонны в боковую секцию (FS), положение тарелок подачи ЭА (N_E) и исходной смеси (N_F), а также тарелки отбора в боковую секцию (N_S). Ограничения на оптимизацию – качество продуктов разделения. Давление в колоннах, температуру, количество и состав питания, качество продуктовых потоков задавали такими же, как и для традиционных двухколонных схем. Оптимизацию проводили в соответствии с алгоритмом, описанным автором [27]. Результаты представлены в табл. 4.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Из табл. 4 видно, что проведение ЭР смесей I и II в комплексах с ЧСТМП обеспечивает существенное снижение энергозатрат в кипятильниках колонн по сравнению с традиционной схемой, а в случае ЭР смеси III применение комплекса с ЧСТМП малоэффективно. Полученные результаты подтверждают критерий оценки энергоэффективности применения комплексов с ЧСТМП в ЭР бинарной смеси, сформулированный нами ранее [19]: если флегмовое число в колонне регенерации ЭА двухколонной схемы-прообраза существенно меньше 1, то экономия энергии за счет использования комплексов ЭР с ЧСТМП будет относительно невелика (менее 10%). Как видно из табл. 3, при ЭР смесей I и II флегмовые числа в RC равны 5.3 и 2.6, соответственно, и снижение энергозатрат за счет применения комплексов с ЧСТМП составляет 29.2 и 12.0%, соответственно. В случае ЭР смеси аллиловый спирт-аллилацетат RR_RC = 0.5 и ΔQ составляет всего 4.4%.

Из табл. 3 и 4 видно, что оптимальное положение тарелок подачи питания и ЭА в колонну ЭР традиционной схемы и в основную колонну комплекса с ЧСТМП практически совпадает. Флегмовые числа в указанных аппаратах также имеют близкие значения, при этом флегмовые числа в боковой секции существенно ниже, чем в колонне регенерации ЭА традиционной схемы.

На рис. 2 представлены зависимости величины оптимального расхода ЭА от количества бокового отбора при различном положении тарелок отбора в боковую секцию.

Рис. 2.

Зависимость оптимального расхода ЭА от количества бокового отбора при различном положении тарелок отбора в боковую секцию: (а) – при ЭР смеси I, (б) – при ЭР смеси II, (в) – при ЭР смеси III.

Видно, что при снижении уровня отбора потока в боковую секцию величина оптимального расхода ЭА незначительно снижается (в 1.15–1.2 раза) в исследованном интервале изменения N_S. Это связано с тем, что при понижении уровня отбора потока в SS в экстрактивной секции колонны уменьшается концентрация компонента, выделяемого в дистилляте боковой секции, поэтому получение продуктов заданного качества становится возможным при меньшем расходе ЭА.

Как видно из рис. 2а при ЭР смеси ацетон–хлороформ величина оптимального расхода DMF снижается с увеличением количества бокового отбора. По-видимому, это связано с тем, что при увеличении FS в боковом потоке снижается концентрация DMF и увеличивается концентрация хлороформа (рис. 3). При этом концентрация хлороформа на тарелках укрепляющей и экстрактивной секций основной колонны снижается, а концентрация DMF в жидкой фазе в экстрактивной секции возрастает. Следовательно, чем больше FS, тем при более низком расходе DMF возможно получение продуктовых потоков заданного качества. Например, при осуществлении отбора в боковую секцию c 25 т.т. минимальный расход DMF, при котором еще возможно получение продуктов заданного качества, при FS = 850, 1250 и 1850 кг/ч равен 3000, 2410 и 2030 кг/ч, соответственно. Также с ростом FS концентрация хлороформа в паровой фазе на верхних тарелках секции 3 существенно снижается, а концентрация хлороформа в зоне отбора парового потока из основной колонны в боковую секцию возрастает.

Рис. 3.

Зависимость концентрации хлороформа в потоке, обираемом в боковую секцию, от количества бокового отбора при N_s = 25 т. т.

При фиксированном FS при снижении расхода DMF концентрация хлороформа в боковом потоке увеличивается (рис. 3). Однако при этом снижается концентрация DMF на тарелках экстрактивной секции основной колонны. Таким образом, как увеличение FS, так и снижение расхода DMF способствует увеличению концентрации хлороформа в зоне отбора парового потока в боковую секцию.

Вместе с тем, изменение количества FS и расхода ЭА оказывает неоднозначное влияние на величину энергозатрат в кипятильнике комплекса с ЧСТМП. При закрепленном расходе ЭА с увеличением FS возрастают флегмовое число и тепловая нагрузка на конденсатор боковой секции (Q_condSS). При этом флегмовое число и тепловая нагрузка на конденсатор основной колонны (Q_condMC) снижаются из-за того, что в укрепляющей и экстрактивной секциях основной колонны снижается концентрация хлороформа. Увеличение Q_condSS способствует росту Q_ЧСТМП, а снижение Q_condMC способствует снижению Q_ЧСТМП. С одной стороны, при фиксированном количестве FS с уменьшением расхода ЭА, уменьшается количество тепла (Q_E), которое ЭА приносит в колонну, и это способствует росту Q_ЧСТМП. С другой стороны, уменьшается количество тепла, которое ЭА уносит с собой из колонны (Q_W), а также снижается Q_condSS, поскольку в боковом отборе снижается концентрация DMF; эти два фактора способствуют снижению Q_ЧСТМП. С уменьшением расхода DMF при фиксированном значении количества бокового отбора Q_condMC увеличивается вследствие роста флегмового числа в основной колонне. Очевидно, что увеличение Q_condMC способствует росту Q_ЧСТМП. Необходимо отметить, что изменение значений Q_E и Q_W, приходящееся на каждые 10 кг/ч изменения расхода ЭА, не зависит от величины FS. Обозначим суммарное изменение факторов, приводящих к росту Q_ЧСТМП, как ΔQ₊, а суммарное изменение факторов, приводящих к снижению Q_ЧСТМП, как ΔQ_–. При увеличении FS от минимального до оптимального значения и одновременном снижении расхода DMF до оптимальных для каждого FS значений ΔQ_– > ΔQ₊, а при дальнейшем увеличении FS сверх оптимального значения ситуация меняется на противоположную.

Таким образом, при ЭР смеси ацетон-хлороформ исследованного состава с увеличением потока FS от минимального до оптимального значения одновременно происходит как снижение оптимального расхода DMF, так и уменьшение энергозатрат в кипятильнике комплекса с ЧСТМП. При дальнейшем увеличении потока FS величина оптимального расхода DMF будет также снижаться, но Q_ЧСТМП начнут возрастать. Как показано автором [27], при ЭР смеси ацетон-хлороформ азеотропного состава увеличение отбора в боковую секцию также способствует снижению оптимального расхода DMF, однако, это сопровождается ростом Q_ЧСТМП, поскольку при увеличении количества FS и снижении расхода ЭА во всей исследованной области варьирования данных параметров ΔQ₊ > ΔQ_–. Вероятно, это связано с тем, что в данном случае Q_condSS больше Q_condMC даже при минимальном значении бокового отбора, и при увеличении FS дальнейший рост Q_condSS превалирует над снижением Q_condMC. Таким образом, при ЭР смеси ацетон–хлороформ азеотропного состава глобальный минимум Q_ЧСТМП достигается при минимальной величине FS и расходе DMF, равном его оптимальному значению для двухколонного комплекса ЭР [27].

Анализ профилей концентраций компонентов по высоте колонны в жидкой фазе для экстрактивной колонны традиционной схемы и основной колонны комплекса с ЧСТМП показал, что при одинаковом расходе DMF концентрация хлороформа в экстрактивной секции комплекса с ЧСТМП даже при минимальном значении FS = = 850 кг/ч ниже, чем концентрация хлороформа в экстрактивной секции колонны ЭР. Как отмечалось выше, с увеличением FS концентрация хлороформа в экстрактивной секции комплекса с ЧСТМП снижается, поэтому в комплексе с ЧСТМП получение продуктовых потоков заданного качества возможно при более низком расходе DMF, чем в традиционной схеме.

При ЭР смеси ацетон–метанол при увеличении FS от минимального значения до 1200 кг/ч оптимальный расход воды снижается на 3.8–16.2% (в зависимости от положения тарелки отбора в боковую секцию), а затем оптимальная величина FE практически не меняется в исследованном диапазоне варьирования количества бокового отбора (рис. 2б).

Как видно из рис. 4, концентрация метанола в боковом отборе при высоких расходах воды имеет максимальные значения при минимальной величине FS. При увеличении FS на 7% от минимального значения (с 1030 до 1100 кг/ч) концентрация метанола в боковом отборе снижается, причем наиболее заметно в области высоких расходов ЭА (~ на 6–8 мас. %), а концентрация воды в боковом отборе при этом возрастает. Вероятно, это связано с тем, что вода имеет низкую температуру кипения и высокие значения коэффициента распределения (~0.5) в зоне отбора парового потока в боковую секцию. Также необходимо отметить, что тарелка отбора в SS расположена достаточно близко к кубу колонны. При дальнейшем увеличении FS концентрация метанола в боковом потоке начинает постепенно возрастать (рис. 4).

Рис. 4.

Зависимость концентрации метанола в потоке, обираемом в боковую секцию, от количества бокового отбора при N_s = 34 т. т.

Анализ концентрационных профилей показал, что при увеличении FS концентрация метанола в экстрактивной секции снижается, а концентрация воды в жидкой фазе в экстрактивной секции возрастает. Увеличение концентрации воды в экстрактивной секции связано с тем, что с ростом FS, с одной стороны, возрастает количество воды, которое поступает в боковую секцию с паровым потоком из основной колонны, а с другой стороны, возрастает количество воды, которое возвращается в основную колонну из боковой секции с потоком жидкости. Концентрации метанола и воды наиболее заметно изменяются при увеличении FS от минимального значения до 1100 кг/ч. Именно в этом интервале изменения FS наблюдается наиболее заметное снижение величины оптимального расхода воды (рис. 2б).

При фиксированном FS при снижении расхода воды концентрация метанола в боковом потоке увеличивается (рис. 4). Однако при этом снижается концентрация воды на тарелках экстрактивной секции основной колонны. При фиксированном FS уменьшение расхода воды приводит к незначительному снижению RR_SS и Q_condSS. При минимальном и близких к нему значениях FS расход воды оказывает существенное влияние на флегмовое число в основной колонне (RR_MC) и Q_condMC, при этом на зависимостях RR_MC и Q_condMC от расхода ЭА наблюдается минимум при оптимальном для заданного FS расходе воды. С уменьшением расхода воды концентрация метанола в укрепляющей и экстрактивной секциях незначительно снижается, а концентрация ацетона возрастает. При этом с уменьшением расхода воды концентрация метанола в зоне отбора в боковую секцию увеличивается, а концентрация воды в экстрактивной секции практически не меняется и только при минимальном ее расходе снижается ~ на 5 мас. %. При значениях FS ≥ 1100 кг/ч снижение расхода воды приводит к росту RR_MC и Q_condMC во всем исследованном интервале изменения расхода ЭА вследствие увеличения концентрации метанола в укрепляющей и экстрактивной секциях основной колонны и снижения концентрации воды в экстрактивной секции.

При закрепленном значении расхода воды увеличение FS, с одной стороны, приводит к росту RR_SS и Q_condSS, а, с другой, – к уменьшению RR_MC и Q_condMC вследствие существенного снижения концентрации метанола на тарелках укрепляющей и экстрактивной секций основной колонны и увеличения концентрации воды в экстрактивной секции. Необходимо отметить, что наиболее заметное изменение концентраций указанных компонентов наблюдается в интервале изменения FS = 1030–1100 кг/ч, а затем при увеличении FS они остаются практически постоянными. При этом количество бокового отбора оказывает более сильное влияние на RR_MC и Q_condMC, чем на RR_SS и Q_condSS. Например, при расходе воды 2000 кг/ч увеличение FS на 7% от минимального (с 1030 до 1100 кг/ч) приводит к росту RR_SS и Q_condSS на 27% и снижению RR_MC и Q_condMC на 60%. Однако при значениях FS > 1100 кг/ч увеличение бокового потока мало влияет на RR_MC и Q_condMC. При минимальном значении FS боковой поток содержит минимальное количество ЭА, и при высоких расходах воды флегмовое число в основной колонне имеет достаточно высокие значения (10–11). При снижении расхода ЭА до значений, близких к минимальному, RR_MC уменьшается до 8.7, поэтому при минимальном FS минимум Q_ЧСТМП достигается при расходе воды, близком к минимальному. При значениях FS, отличных от минимального, флегмовое число в основной колонне имеет более низкие значения (4.0–4.3) даже в области высоких расходов воды, при этом наиболее заметное снижение RR_MC и Q_condMC происходит при увеличении FS с 1030 до 1100 кг/ч. Как отмечалось выше, именно в этом диапазоне изменения FS существенно снижается концентрация метанола в укрепляющей и экстрактивной секциях колонны и увеличивается концентрация воды в боковом потоке. При значениях FS ≥ 1100 кг/ч снижение расхода воды приводит к росту RR_MC и Q_condMC во всем исследованном интервале изменения расхода ЭА. При этом за счет роста FS также увеличивается и Q_condSS, что приводит к росту Q_ЧСТМП. Таким образом, глобальный минимум Q_ЧСТМП достигается при FS = 1100 кг/ч.

Анализ профилей концентраций компонентов в жидкой фазе в экстрактивной колонне традиционной схемы и в основной колонне комплекса с ЧСТМП показал, что при расходе воды 1100 кг/ч (оптимальное значение FE для традиционной схемы) концентрация воды в жидкой фазе на тарелках экстрактивной секции колонны ЭР традиционной схемы составляет 45–57 мас. %, при этом концентрация воды в экстрактивной секции комплекса с ЧСТМП существенно ниже (40–48 мас. %) из-за того, что значительное количество воды попадает в боковую секцию с боковым потоком. Поэтому оптимальный расход воды в комплексе с ЧСТМП выше, чем в традиционной схеме и составляет 1400 кг/ч. При расходе воды 1400 кг/ч концентрация воды в экстрактивной секции комплекса с ЧСТМП становится примерно равной концентрации воды в экстрактивной секции колонны ЭР традиционной схемы при расходе воды 1100 кг/ч.

При ЭР смеси аллиловый спирт-аллилацетат величина оптимального расхода EG практически не зависит от количества потока, отбираемого в боковую секцию (рис. 2в). В данном случае поток бокового отбора содержит в основном аллиловый спирт, выделяемый в дистилляте боковой секции, и состав этого потока мало меняется при изменении количества FS и расхода EG (рис. 5). Высокая концентрация аллилового спирта в боковом отборе обусловлена тем, что EG имеет достаточно высокую температуру кипения (197.3°C) и коэффициент распределения EG в зоне отбора в боковую секцию имеет низкие значения и равен 0.04–0.06.

Рис. 5.

Зависимость концентрации аллилового спирта в потоке, обираемом в боковую секцию, от количества бокового отбора при N_s = 25 т. т.

При увеличении FS от 550 кг/ч (минимальное значение) до 560 кг/ч наблюдается незначительное (на 0.1–0.9 мас. %) снижение концентрации аллилового спирта, а при дальнейшем увеличении FS концентрация аллилового спирта немного возрастает. Однако необходимо отметить, что в отличие от ЭР смеси I этот рост существенно ниже: при увеличении FS в 2 раза от минимального значения концентрация аллилового спирта в боковом потоке возрастает всего на 1.2–1.5 мас. %. При фиксированном FS при уменьшении расхода EG концентрация аллилового спирта в боковом отборе также возрастает незначительно (на 1–1.5 мас. %).

При фиксированном FS при уменьшении расхода EG флегмовое число в основной колонне и Q_condMC увеличиваются, а флегмовое число в боковой секции и Q_condSS, снижаются незначительно. Вместе с тем, увеличение FS приводит к росту Q_condSS и, соответственно, к росту Q_ЧСТМП, поэтому глобальный минимум энергозатрат в кубе основной колонны комплекса с ЧСТМП достигается при величине бокового отбора, близкой к минимальному значению FS, и расходе EG, совпадающему с оптимальным расходом этиленгликоля в традиционной схеме ЭР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На примере ЭР трех бинарных азеотропных смесей выполнено исследование влияния положения тарелки отбора потока в боковую секцию и количества потока, отбираемого в боковую секцию, на величину оптимального расхода экстрактивного агента в комплексе с ЧСТМП. Установлено, что при снижении уровня отбора потока в боковую секцию величина оптимального расхода ЭА незначительно снижается (в 1.15–1.2 раза) в исследованном интервале изменения положения тарелки отбора. Выявлено, что при ЭР смеси ацетон-хлороформ исследованного состава питания с ростом количества потока, отбираемого в боковую секцию, величина оптимального расхода ЭА снижается. Вследствие этого оптимальный расход ЭА в комплексе с ЧСТМП в 1.28 раза ниже, чем в традиционной двухколонной схеме. Аналогичные результаты получены автором [27] при ЭР данной смеси других составов и при ЭР смеси метилацетат–хлороформ. При ЭР смеси ацетон–метанол на начальном участке увеличения количества бокового отбора от минимального значения оптимальный расход воды снижается, а затем практически не меняется в исследованном диапазоне варьирования количества бокового отбора. В данном случае ЭА имеет достаточно низкую температуру кипения и высокие значения коэффициента распределения в зоне отбора парового потока в боковую секцию, вследствие этого значительное количество ЭА попадает в боковую секцию с боковым потоком, поэтому оптимальный расход воды в комплексе с ЧСТМП выше, чем в традиционной схеме. При ЭР смеси аллиловый спирт–аллилацетат количество бокового отбора практически не влияет на величину оптимального расхода этиленгликоля, и оптимальные значения расхода ЭА в традиционной схеме и в комплексе с ЧСТМП совпадают. Аналогичные результаты получены автором [27] для ряда других смесей с положительным азеотропом, для разделения которых используются высококипящие экстрактивные агенты.

Таким образом, установлены причины различия значений оптимального расхода экстрактивного агента в традиционной схеме ЭР и комплексе с ЧСТМП. Показано, что при ЭР смесей с отрицательным азеотропом возможно, увеличивая отбор в боковую секцию, целенаправленно снижать расход экстрактивного агента, что особенно важно в случае высокой стоимости последнего.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания РТУ МИРЭА, тема № 0706-2020-0020.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

ИНДЕКСЫ

АББРЕВИАТУРЫ