Создание малоотходных и безотходных технологий с использованием специальных видов ректификации и первапорации

• Автор: Комарова, Лариса Федоровна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 67 с.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. По мере развития современного производства все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологических процессов, которые позволяют свести к минимуму воздействие вредных промышленных выбросов на окружающую среду.
В целом ряде производств химической, нефтехимической, основного органического синтеза и смежных отраслей промышленности образуются в качестве отходов сложные многокомпонентные полиазеотропные жидкие смеси, которые не находят квалифицированного применения и, как правило, загрязняют окружающую среду. Разработка технологий разделения таких смесей является крайне актуальной задачей, позволяющей получить товарные продукты, уменьшить расходные коэффициенты по сырью, снизить отрицательное воздействие на окружающую природную среду. Работа выполнялась по:
- координационным планам АН СССР "Теоретические основы химической технологии" по теме N2.22.7.9 "Разработка элементов систем автоматизированного проектирования";
- программе САПР Минвуза РСФСР - 0.Ц.027, химико-технологической секции по разделу "Информационное обеспечение систем автоматизированного эксперимента";
- комплексной научно-технической программе Минвуза РСФСР "Человек и окружающая среда", Проблемный совет "Экологическая технология" 09.01.07Х (1981-1985 тт.);
- государственной научно-технической программе "Университеты России (технические университеты)" Госкомитета РФ по высшему образованию по направлению 2.7.4. 'Энергосбережение и экология" (1993-1997 гг.).
Цель работы. Основная цель работы - создание теоретиче-. ах основ и практической реализации процессов разделения рудноразделимых жидких смесей, являющихся отходами различ-гх отраслей промышленности, для создания малоотходных и зотходных производств. Для достижения поставленной цели обходимо решение следующих задач:
- адаптация метода терм о динамик о -топологического анализа применительно к разработке конкретных технологических схем
разделения сложных полиазеотропных промышленных смесей раз-

личных отраслей лромьшшенности для создания малоотходных и безотходных технологий;
- изучение структурных закономерностей диаграмм фазового равновесия жидкость-пар многокомпонентных смесей; классификация диаграмм трехкомпонентных смесей, включающих биазео-тропные составляющие;
- синтез возможных принципиальных технологических схем разделения;
- применение статистических методов для выбора разделяющих агентов в ректификации, прогнозирование азеотропии в бинарных системах на основе теории распознавания образов;
- изучение азеотропии и фазовых равновесий жидкость-пар и жидкость-жидкость бинарных и многокомпонентных смесей, их описание и моделирование;
- оценка свойств первапорационных мембран в процессах разделения сложных иолиазеотропных систем путем сочетания мембранной технологии и ректификации;
- разработка технологических схем разделения сложных промышленных смесей, являющихся жидкими отходами производства, применительно к различным отраслям промышленности.
Объекты, предмет и методы исследования. В основе диссертационной работы лежат многолетние исследования (1964-1996) в области теоретических основ и практической реализации процессов разделения трудноразделимых промышленных смесей- отходов производства, методами ректификации в ее различных модификациях, экстракции, первапорации, проведенных на кафедре химической техники и инженерной экологии АлтГТУ им. И.И. Ползу-нова и проблемной лаборатории технологии рекуперации вторичных материалов промышленности.
Разработка технологических процессов разделения жидких промышленных смесей предусматривает использование специальных методов ректификации: азеотропной, экстрактивной, реэкст-рактивной, автоазеотропной и др. Осуществление этих методов связано с выбором разделяющих агентов - сложной задачей, решение которой реализовано с помощью ЭВМ. Для этого использованы физико-химические и математические метода исследования, такие как, термодинамико-топологический анализ, регрессионный анализ, теория распознавания образов.
С помощью вычислительного эксперимента был осуществлен теоретический анализ закономерностей различных видов ректифи-

прододжение табд
1 2 3
Бутилацетат( 1)- Бутилацетат 126,0
изосгшрты(2) Изопропанол 82,4 143,24
Изобутанод 108,0 7166,66
Изоамилол 132,0 82,79 125,8 0
Бутанол(1)~ Изопропилацетат 89,0 90,81
изоэфиры (2) Изобутилацетат
118,0 68,50 114,0 0
Изоамилацетат 142,0 9078,37
Амилол(1)- Изобутилаце- 118,0 90,88
изоэфиры (2) тат
Изоамилацетат 142,0 29,72 136,1 0
Соотношение (11) для смежных членов гомологического ряда существенно различно по величине, а иногда отличается даже на порядок для компонентов этих рядов, образующих и не образующих азеотропов.
Резкое повышение значения комплекса внутри ряда характеризует переход от азеотропной системы к зеотропной, что может быть рассчитано только по свойствам чистых компонентов, минуя эксперимент.
3,2. Фазовые равновесия жидкость-пар и жидкость-жидкость
Данные по фазовым равновесиям жидкость-пар необходимы для разделения жидких смесей методами дистилляции и различными видами ректификации и используются для расчета обычной ректификация, а также в присутствии разделяющих агентов.
Качественный анализ структур фазовых диаграмм подсистем различной размерности и систем в целом позволяет разработать возможные варианты технологических схем разделения.
Фазовые равновесия жидкость-пар изучались в приборах для гомогенных и гетерогенных систем, указанных выше. Равновесные данные в бинарных системах обрабатывались по методу Редлиха и Кистера, Ван-Лаара, а впоследствии уравнениями локальных составов Вильсона, КРЛЪ, Цубоки-Катаяма и др. Уравнения локальных составов позволяют не только проверять термодинамическую согласованность данных и описывать фазовые равновесия бинарных смесей, но и прогнозировать их в многокомпонент-