1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теоретические основы химической технологии
  4. T. 57, № 6, 2023

Теоретические основы химической технологии, 2023, T. 57, № 6, стр. 668-680

Исследование влияния давления на относительную летучесть компонентов в процессе ректификации смесей разной природы

И. С. Гаганов a, *, А. В. Фролкова a, А. К. Фролкова a

a Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА
119454 Москва, пр. Вернадского, 78, Россия

* E-mail: ivan.gaganov@yandex.ru

Поступила в редакцию 25.09.2023
После доработки 27.09.2023
Принята к публикации 29.09.2023

Аннотация

Исследовано влияние давления на коэффициент относительной летучести бинарных смесей разной природы и тройных смесей, содержащих потенциальные разделяющие агенты – диметилсульфоксид (ДМСО) и бутилпропионат (БП). На основе данных парожидкостного равновесия получен массив необходимой для последующего анализа информации, установлен разный характер и причины разного влияния давления на относительную летучесть для закрепленного состава исходной смеси. При наличии точек пересечения кривых фазового равновесия в исходной бинарной системе и псевдобинарной смеси (в сечении с постоянной концентрацией третьего тяжелокипящего компонента) концентрационный симплекс разбивается на области, в которых при изменении давления значения коэффициента относительной летучести уменьшаются (увеличиваются). Данный факт позволяет усовершенствовать процедуру оптимизации процесса разделения на этапе выбора рабочего давления в колоннах.

Ключевые слова: парожидкостное равновесие, относительная летучесть, давление, отклонение от идеального поведения, коэффициент активности, зеотропная (азеотропная) система, экстрактивная ректификация

Список литературы

  1. Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы. М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2010.

  2. Фролкова А.К., Фролкова А.В., Раева В.М., Жучков В.И. Особенности ректификационного разделения многокомпонентных смесей // Тонкие химические технологии. 2022. № 17(2). С. 87. (Frolkova A.K., Frolkova A.V., Raeva V.M., Zhuchkov V.I. Features of distillation separation of multicomponent mixtures // Fine Chem. Technol. 2022. № 17(2). P. 87.https://doi.org/10.32362/2410-6593-2022-17-2-87-106)

  3. Gaganov I.S., Belim S.S., Frolkova A.V., Frolkova A.K. Development of Flowsheet of Separation of a Phenol Production Mixture Based on the Analysis of Phase Equilibrium Diagrams // Theor. Found. Chemical Eng. 2023. V. 57. № 1. P. 35. https://doi.org/10.1134/S0040579523010049

  4. Раева В.М., Фролкова А.К., Рыжкин Д.А. Закономерности экстрактивной ректификации смеси метанол–ацетонитрил–тетрагидрофуран–вода при разном давлении // Химическая технология. 2023. № 24(4). C. 151.https://doi.org/10.31044/1684-5811-2023-24-4-151-159

  5. Анохина Е.А. Энергосбережение в процессах экстрактивной ректификации // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 2013. Т. 8. № 5. C. 3.

  6. Gerbaud V., Rodriguez-Donis I., Hegely L., Lang P., Denes F., You X., Review of extractive distillation. Process design, operation optimization and control // Chem. Eng. Res. Des. 2019. V. 141. P. 229. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2018.09.020

  7. Zhigang L.; Chengyue L.; Biaohua C. Extractive Distillation: A Review // Sep. Purif. Rev. 2003. № 32. 121.

  8. Lv L., Li H., Zhang Z., Huang H. Comparison of the economy and controllability of pressure swing distillation with two energy-saving modes for separating a binary azeotrope containing lower alcohols // Processes. 2019. № 7. 730.

  9. Wang K., Li J., Liu P., Lian M., Du T. Pressure swing distillation for the separation of methyl acetate-methanol azeotrope // Asia-Pac. J. Chem. Eng. 2019. № 14. P. 2319.

  10. Cui C., Sun J. Rigorous desing and simultaneous optimization of extractive distillation systems considering the effect of column pressures // Chem. Engin. Process.: Process Intensif. 2019. V. 139. P. 68.

  11. Frolkova A.K., Zhuchkov V.I., P.G.Rum’eantsev. Ionic liquids as separating agents in extractive rectification // Chem. Eng. Res. Design. 2015. V. 99. P. 215.

  12. Zhuchkov V.I., Raeva V.M., Frolkova A.K. The choice of selective agents for extractive distillation by gas–liquid chromatography. Theor. Found. Chemical Eng. 2017. V. 51. № 6. P. 1047. https://doi.org/10.1134/S0040579517060185

  13. Клаузнер П.С., Рудаков Д.Г., Анохина Е.А., Тимошенко А.В. Применение схем с частично связанными тепловыми и материальными потоками и тепловых насосов для снижения энергетических затрат на экстрактивную ректификацию смеси изобутиловый спирт–изобутилацетат с диметилформамидом // Теорет. основы хим. технологии. 2020. Т. 54. № 3. С. 276. (Klauzner P.S., Rudakov D.G., Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Use of partially thermally coupled distillation systems and heat pumps for reducing the energy consumption in the extractive distillation of an isobutanol–isobutyl acetate mixture using dimethylformamide // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. Т. 54. № 3. С. 397).

  14. Анохина Е.А., Якутин Р.И., Тимошенко А.В. Очистка бензола от тиофена экстрактивной ректификацией с применением колонн с боковым отбором в паровой фазе // Теорет. основы хим. технологии. 2021. Т. 55. № 5. С. 578. (Anokhina E.A., Yakutin R.I., Timoshenko A.V. Purifying benzene from thiophene by extractive distillation using columns with side withdrawal in the vapor phase // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. Т. 55. № 5. С. 880).

  15. Frolkova A.K., Frolkova A.V., Gaganov I.S. Extractive and auto-extractive distillation of azeotropic mixtures // Chem. Eng. Technol. 2021. T. 44. № 8. C. 1397.

  16. Жучков В.И., Румянцев П.Г., Решетов С.А., Челюскина Т.В., Фролкова А.К. Экспериментальные исследования экстрактивной ректификации в присутствии ионной жидкости // Вестник МИТХТ. 2011. Т. 6. № 3. С. 44.

  17. Zhuchkov V.I., Raeva V.M., Frolkova A.K. Study of the Selectivity of Binary Agents by Gas–Liquid Chromatography // Theor. Found. Chem. Eng. V. 54. 2020. P. 194.

  18. Yang A., Sun S., Shi T., Xu D., Ren J., Shen W. Energy-efficient extractive pressure-swing distillation for separating binary minimum azeotropic mixture dimethyl carbonate and ethanol // Sep. and Pur. Tech. 2019. V. 229. P. 115817.

  19. Shi T., Chun W., Yang A., Jin S., Shen W., Ren J., Gu J. The process control of the triple-column pressure extractive distillation with partial heat integration // Sep. and Pur. Tech. 2020. V. 238 P. 116416.

  20. Решетов С.А. Предсинтез схем ректификации многокомпонентных полиазеотропных смесей. М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2014.

  21. Полковниченко А.В., Челюскина Т.В. Взаимные преобразования диаграмм единичных α-линий систем бутилбутират–масляная кислота–разделяющий агент // Химия и технология органических веществ. 2021. № 1(17). С. 21.

  22. Челюскина Т.В., Бедретдинов Ф.Н. Математическое моделирование экстрактивной ректификации смеси бутилбутират–масляная кислота // Теорет. основы хим. технологии. 2016. Т. 50. № 5. С. 516. https://doi.org/10.7868/S0040357116050018

  23. Бедретдинов Ф.Н., Прудников С.А., Челюскина Т.В. Математическое моделирование процесса экстрактивной ректификации смеси бутилпропионат–пропионовая кислота // Химия и технология органических веществ. 2021. № 4 (20). С. 32.

  24. Полковниченко А.В., Челюскина Т.В. Ректификационное разделение промышленной смеси изобутилацетат–уксусная кислота–изоамилацетат // Теорет. основы хим. технологии. 2023. Т. 57. № 4. С. 433. https://doi.org/10.31857/S0040357123040097

  25. Термодинамика равновесия жидкость–пар / Под ред. Морачевского А.Г. Л.: Химия, 1989.

  26. Раева В.М. Теплоты испарения бинарных смесей // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 2013. Т. 8. № 1. С. 43.

  27. Серафимов Л.А., Раева В.М., Фролкова А.К. Понятие идеального в химической термодинамике // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 2012. Т. 7. № 5. С. 57.

  28. Raeva V.M., Frolkova A.V., Serafimov L.A. Determination of concentration regions of existence of ternary azeotropes: systems showing mixed deviations from ideal behavior// Theor. Found. Chem. Eng. 2009. T. 43. № 5. C. 676.

  29. Серафимов Л.А., Фролкова А.К., Тациевская Г.И. Системы экстрактивной ректификации с нераспределенными между фазами разделяющими агентами // Теор. основы хим. технологии. 2004. Т. 38. № 1. С. 24.

  30. Серафимов Л.А., Фролкова А.К., Тациевская Г.И. Преобразование диаграмм псевдоазеотропных смесей // Теор. основы хим. технологии. 2005. Т. 39. № 2. С. 192.

  31. Клаузнер П.С., Рудаков Д.Г., Анохина Е.А., Тимошенко А.В. Энергосбережение в экстрактивной ректификации смеси изобутиловый спирт-изобутилацетат с бутилпропионатом // Тонкие химические технологии. 2020. № 15(4). C. 14.

  32. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982.

  33. База данных национального института стандартов и технологий (NIST). № 69. 2018.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теоретические основы химической технологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал