Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией

• Автор: Хитров, Николай Вячеславович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1. Основы экстрактивной ректификации

1.2. Основное уравнение теории экстрактивной ректификации

1.3. Механизм действия разделяющих агентов и критерии их вы

1.4 Выбор разделяющих агентов

1.5. Методы выбора разделяющих агентов по данным о свойствах

растворов

1.6. Расчет парожидкостного равновесия

1.7. Использование модели НИТЬ для учета неидеальности жид

кой фазы
1.8. Равновесные модели процесса ректификации
1.9. Высокопористый ячеистый кислотостойкий носитель
Глава 2 Выбор технологической схемы очистки хлороформа экстрак
тивной ректификацией
2.1. Описание принципиальной технологической схемы
Глава 3 Экспериментальная часть
3.1. Экспериментальная схема установки для определения фазово
го равновесия
3.2. Гидродинамическая характеристика насадки на основе
3.3. Эффективность насадки на основе ВПЯКМ
3.5. Экспериментальная проверка процесса очистки хлороформа
от примесей экстрактивной ректификацией Глава 4 Математическое моделирование процессов ректификации.
Расчетная часть.
Подбор разделяющего агента
Алгоритм расчета парожидкостного равновесия по методу НРТЛ
Результаты расчета парожидкостного равновесия по методу НРТЛ
Модель разделения
Алгоритм расчета метод релаксации
Расчет схемы производства хлороформа
Расчет колонны отделения четыреххлористого углерода
Расчет колонны экстрактивной ректификации
Расчет ректификационной колонны выделения хлороформа
товарной чистоты
Исследование процесса на полистационарность Определение технологических параметров колонны. Экономическая часть
Расчет технологических параметров колонн
Экономическая часть
Литература


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. Типичная схема установки для экстрактивной ректификации показана на рис. В данном процессе получения хлороформа, отгонная колонна заменяется на испаритель и сепаратор. На распределительную тарелку испарителя подается экстрагент. Испарившийся хлороформ в сепараторе отделяется, от экстрагента и поступает на дальнейшую обработку. Рис. Ф, пропорциональной неидеальной доле изобарного потенциала смешения. Ф = Х^%у^+Х1%У2+Хр%Гр (1. Дифференцируя уравнение (1. Сумма первых грех членов правой части уравнения (1. Дюгема - Маргулеса (1. Ф = lg y,dx, + lg y2dx j + lg ypdxp (1. Хр = const. Из определения (1. После замены dxt в уравнении (1. Уравнение (1. При этом состав смесей будет изменяться от бинарной смеси 2 - р до бинарной смеси 1 - р с выбранной постоянной концентрацией разделяющего агента. Ф(Р И Фгр - значения функции Ф для бинарных смесей 1 - р и 2 - р с заданной концентрацией разделяющего агента. По мере уменьшения хр составы смесей 1 - р и 2 - р, соответствующие пределам интегрирования, приближаются к чистым компонентам 1 и 2, для которых Ф = 0. Здесь ар - коэффициент относительной летучести первого и второго компонентов в присутствии разделяющего агента. Легко видеть, что левые части уравнений (1. С учетом этого, уравнения (1. Из уравнения (1. Ф для бинарных систем, состоящих из компонентов заданной смеси и разделяющего агента. Вычитая из уравнения (1. Из определения функции Ф (1. О, а величина Ф! Ф2р тем больше, чем больше отклонения от идеального поведения. Для идеальной системы (у) = ур = 1) Ф = 0. В бинарной системе с отрицательными отклонениями от идеального поведения (у| < 1 и ур < 1) Ф < 0, причем с увеличением степени неидеалыюсти системы величина Ф уменьшается. В соответствии с этим из неравенства (1. Установленная связь между относительной летучестью в многокомпонентной системе со свойствами (степенью неидеальности) бинарных систем базируется на самых общих термодинамических положениях. Сделанные при выводе допущения обусловлены лишь ограничениями, лежащими в основе уравнения Дюгема - Маргулеса. Эти ограничения, как известно, заключаются в постоянстве температуры и в возможности пренебречь молярным объемом жидкости по сравнению с молярным объемом пара. Второе допущение делает доказательство строгим только для области не очень больших давлений, где оно и является общепринятым. Условие постоянства температуры не уменьшает строгости вывода. Наоборот, это условие является необходимым, так как исключает из рассмотрения изменения отношения давлений паров с температурой и дает возможность выявить изменение относительной лез унести только за счет взаимодействия компонентов. Это и лежит в основе методов азеотропной и экстрактивной ректификации. Уравнение (1. Уравнение (1. Эго уравнение не позволяет, однако, установить, распространяется ли это увеличение на весь диапазон концентраций компонентов заданной смеси. Кроме того, оно не отражает влияния свойств и состава смеси, подвергаемой разделению, на степень изменения ее коэффициента относительной летучести. Для решения этих вопросов следует выяснить механизм действия разделяющих агентов. С этой целью необходимо обратиться к анализу имеющихся опытных данных о равновесии между жидкостью и паром в трехкомпонентных системах. Из рассмотрения этих данных ясно, что влияние третьего компонента на распределение компонентов заданной смеси между жидкой и паровой фазами возрастает с увеличением его концентрации; Кроме того, при этом уменьшается влияние концентрации компонентов заданной смеси на их коэффициент относительной летучести. Эти закономерности наблюдаются во всех исследованных трехкомпонентных системах. Имеющиеся опытные данные свидетельствуют о том, что основное влияние на условия равновесия в трехкомпонентных системах оказывают свойства бинарных смесей. А'2р)+ а;2О - хр\ - 2х[) (1.