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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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.

Об авторах

И. С. Гаганов

Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА

Email: ivan.gaganov@yandex.ru
Россия, 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

А. В. Фролкова

Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА

Email: ivan.gaganov@yandex.ru
Россия, 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

А. К. Фролкова

Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivan.gaganov@yandex.ru
Россия, 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

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 файлы


© И.С. Гаганов, А.В. Фролкова, А.К. Фролкова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».