Исследование процесса ректификации с целью создания ресурсосберегающих технологий в производстве кремнийорганических эмалей

• Автор: Клейменова, Марина Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 Вопросы ресурсосбережения в производстве кремнийорганических эмалей
1.1 Общие сведения о кремнийорганических эмалях и методах регенерации и утилизации растворителей
1.1.1 Свойства кремнийорганических эмалей и область их применения
1.1.2 Производство эмалей марок КО-174, КО-1163, КО-1164
1.2 Способы регенерации и утилизации органических растворителей
1.2.1 Способы регенерации и рекуперации органических растворителей
1.2.2 Утилизация органических растворителей
1.3 Теоретические основы разработки технологических схем разделения промышленных смесей ректификацией
1.3.1 Применение ректификации для разделения сложных жидких смесей
1.3.2 Разработка ресурсосберегающих технологических схем ректификации многокомпонентных смесей
1.3.3 Разделение азеотропных и близкокипящих смесей при синтезе
технологических схем разделения
1.4 Цели и задачи работы
2 Методика анализа и эксперимента
2.1 Очистка исходных веществ
2.2 Хроматографический анализ исходной смеси
2.3 Определение содержания воды методом Фишера
2.4 Исследование фазовых равновесий
2.4.1 Изучение парожидкостного равновесия
2.4.2 Исследование растворимости и фазового равновесия жидкость-жидкость

2.5 Вычислительный эксперимент по ректификации
3 Экспериментальная часть
3.1 Экспериментальное изучение равновесия жидкость-пар
3.2 Математическое описание ПЖР
3.3 Прогнозирование ПЖР при помощи групповой модели иМБАС
3.4 Экспериментальное изучение равновесия жидкость-жидкость
3.5 Математическое описание равновесия жидкость-жидкость
3.6 Ректификационный анализ бутанольно-толуольной смеси (БСТ)
3.7 Выводы по главе
4 Термодинамико-топологический анализ структуры фазовой диаграммы БСТ и синтез принципиальных технологических схем разделения
4.1 Термодинамико-топологический анализ
4.2 Синтез альтернативных вариантов принципиальных технологических схем разделения БСТ
4.3 Поиск разделяющего агента
4.4 Выводы по главе
5 Оптимизация режимов работы альтернативных схем разделения
5.1 Основные положения оптимизации
5.2 Оптимизация параметров разделения БСТ по варианту
5.3 Оптимизация параметров разделения БСТ по варианту
5.4 Сравнение вариантов разделения бутанольно-толуольной смеси по эколого-экономическим показателям
5.5 Выводы по главе
Основные результаты работы
Список использованных источников
Приложения

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
БСТ - бутанольно-толуольная смесь;
ЭС, 1 - этанол;
В, 2 - вода;
Т, 3 - толуол;
БС, 4 - бутанол;
Хб, 5 - хлорбензол;
Б - бензол;
РА - разделяющий агент;
ПЖР - парожидкостное равновесие;
ТТА - термодинамико-топологический анализ;
Бо - расход разделяемой смеси, кг/ч;
М - мольная масса, кг/кмоль;
О - расход дистиллятного продукта, кг/ч;
’¥ - расход кубового продукта, кг/ч;
N — общая эффективность колонны ( количество теоретических тарелок); Ыр - тарелка ввода базовой смеси;
Я - флегмовое число;
Т - температура, °С;
Р - давление, мм рт. ст.;
(1К - диаметр колонны, мм; т - время отбора фракции, ч.

2 МЕТОДИКА АНАЛИЗА И ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Очистка исходных веществ
Изучаемая смесь растворителей образуется после локальной очистки сточных вод и имеет следующий состав (% масс.): этанол - 72,4; бутанол - 9,7; толуол - 6,8; хлорбензол - 4,5; вода - 6,6. Кроме того, в качестве разделяющего агента использовался бензол, а при хроматографическом анализе применялся внутренний стандарт - ацетон.
Наличие примесей в применяемых для исследований компонентах влияет на условия равновесия и чрезвычайно усложняет анализ смесей. Вещества, использованные в экспериментальных исследованиях, подвергались предварительной очистке по методикам, описанным в [59-62], которые выбирались в зависимости от характера примесей. Наиболее распространенными из них являются вода и минеральные соединения.
Очистка толуола, хлорбензола, бензола и ацетона проводилась на стандартной колонне периодического действия “КТР” Клинского завода “Химлаборприбор”. Колонна высотой ректифицирующей части 1100 мм и диаметром 20 мм заполнялась насадкой из стеклянных колец, обеспечивающих общую эффективность по смеси бензол-дихлорэтан - 40 теоретических тарелок. Для исследования отбиралась средняя фракция при флегмовом числе от 25 до 30. Критерием чистоты продукта, получаемого в процессе перегонки, являлись: постоянство температуры кипения, показатель преломления и содержание основного вещества по данным хроматографического анализа.
Этиловый спирт подвергался ректификации на лабораторной колонне, описанной выше, с целью удаления головных и хвостовых фракций. Обезвоживание в каждом отдельном случае проводится с помощью силикагелей, молекулярных сит, прокаленными порошками CuS04 и СаО.
Бутиловый спирт ректифицировался на той же лабораторной колонне. Вторичная ректификация проводилась в присутствии силикагеля. Тщательное обезвоживание достигалось применением молекулярных сит NaA.
Доочистка веществ осуществлялась по методикам, предложенным в [63].