Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Хитров Николай Вячеславович

Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией
<
Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хитров Николай Вячеславович. Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.08 / Хитров Николай Вячеславович; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева]. - Москва, 2008. - 174 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/490

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Литературный обзор 8

1.1. Основы экстрактивной ректификации 9

1.2. Основное уравнение теории экстрактивной ректификации 10

1.3. Механизм действия разделяющих агентов и критерии их выбора - 15

1.4 Выбор разделяющих агентов 20

1.5. Методы выбора разделяющих агентов по данным о свойствах растворов 21

1.6. Расчет парожидкостного равновесия 27

1.7. Использование модели HRTL для учета неидеальности жидкой фазы - 29

1.8. Равновесные модели процесса ректификации 31

1.9. Высокопористый ячеистый кислотостойкий носитель 34

Глава 2 Выбор технологической схемы очистки хлороформа экстрактивной ректификацией - 38

2.1. Описание принципиальной технологической схемы 38

Глава 3 Экспериментальная часть 40

3.1. Экспериментальная схема установки для определения фазового равновесия - 40

3.2. Гидродинамическая характеристика насадки на основе ВПЯКМ 43

3.3. Эффективность насадки на основе ВПЯКМ 52

3.5. Экспериментальная проверка процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией 56

Глава 4 Математическое моделирование процессов ректификации . 59

Расчетная часть.

4.1. Подбор разделяющего агента 59

4.2. Алгоритм расчета парожидкостного равновесия по методу НРТЛ 66

4.3. Результаты расчета парожидкостного равновесия по методу НРТЛ 67

4.4. Модель разделения 72

4.5. Алгоритм расчета (метод релаксации) 76

4.6. Расчет схемы производства хлороформа 77

4.7. Расчет колонны отделения четыреххлористого углерода 79

4.8. Расчет колонны экстрактивной ректификации 98

4.9. Расчет ректификационной колонны выделения хлороформа товарной чистоты 116

4.10. Исследование процесса на полистационарность 136

Глава 5 Определение технологических параметров колонны. Экономическая часть - 140

5.1. Расчет технологических параметров колонн 140

5.2. Экономическая часть 141

Выводы 145

Литература

Введение к работе

Современный научно-технический прогресс в химической промышленности обусловлен развитием сложных высокоэффективных технологических схем, проектирование и управление которыми осуществимо только путем интеграции последних научных достижений с использованием высокопроизводительных ЭВМ.

Производство хлороформа путем хлорирования метана существует на ряде предприятий химической отрасли (например, на ОАО «Химпром», г. Новочебоксарск). При этом кроме целевых продуктов метиленхлорида, хлороформа и четыреххлористого углерода также образуются примеси соединений этан - этиленового ряда, которые ухудшают качество получаемых продуктов. Основную трудность представляет очистка от близкокипящих к хлороформу примесей, в частности, 1,1-дихлорэтана и цис-дихлорэтилена.

Используемый в настоящее время химический метод очистки хлорме-танов - олеумная очистка от этих примесей трудоемка, отличается большим расходом реагентов и количеством образующихся отходов (до 240 кг отработанной серной кислоты и около 1 мЗ сточных вод на одну тонну хлороформа). Поэтому поиск других альтернативных методов очистки хлороформа от примесей является актуальной проблемой.

Одно из важнейших мест в современных химических производствах занимают процессы разделения. Как правило, эти производства являются достаточно сложными и энергоемкими. Самой распространенной проблемой является отделение близкокипящих компонентов. Разделение таких компонентов можно проводить с помощью экстрактивной ректификации, солевой ректификацией, азеотропной ректификацией, перегонкой с водяным паром.

В работе предложен новый способ получения хлороформа товарной чистоты, с использованием экстрактивной ректификации. В качестве сырья для экстрактивной ректификации используется реакционная масса, получаемая после выделения метиленхлорида и четыреххлористого углерода. Экст-рагентом был предложен этиленгликоль и 2-феноксиэтанол.

5 Целью диссертационной работы является разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей 1,1- дихлорэтана и цис-дихлорэтилена методом экстрактивной ректификации.

На основании полученных экспериментальных данных по фазовым равновесиям путем математического моделирования процесса доказана возможность получения продуктового хлороформа в схеме, включающей колонну экстрактивной ректификации и две ректификационные колонны выделения четыреххлористого углерода и очистки продуктового хлороформа. Получены оценки оптимальных параметров колонн для производства хлороформа товарного качества. При исследовании работы колонны экстрактивной ректификации изучены особенности разделения близкокипящих компонентов экстрактивной ректификацией, заключающиеся: 1) в наличии малолетучего разделяющего агента; 2) в необходимости создания высоких концентраций разделяющего агента по высоте колонны; 3) в существовании потерь разделяющего агента и необходимости его регенерации. Одновременно решены задачи снижения материальных и энергетических затрат при получении продукта высокого качества по безотходной технологии.

Научная новизна результатов работы заключается в следующих положениях, следствиях и обобщениях:

  1. Впервые разработана технологическая схема очистки хлороформа от близкокипящих примесей с использованием нового разделяющего агента -2-феноксиэтанола.

  2. Впервые на пилотной установке получены экспериментальные данные о гидродинамических характеристиках новой насадки на основе высокопористого ячеистого керамического материала (ВПЯКМ).

  3. Впервые на пилотной установке установлена зависимость разделяющей способности новой насадки на основе высокопористого ячеистого керамического материала (ВПЯКМ) от нагрузки по паровой фазе.

4. На основании экспериментальных исследований предложено ис
пользовать насадку основе высокопористого ячеистого керамического мате-

риала (ВПЯКМ) для проведения экстрактивной ректификации смеси хлороформ - 1,1-дихлорэтан - цис-дихлорэтилен.

5. С использованием математической модели проведено исследование схем очистки хлороформа от примесей и выбран наилучший разделяющий агент с минимальными затратами на процесс.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений и списка литературы из 107 наименований.

Первая глава представляет собой литературный обзор, в котором представлены основы процесса ректификации. Приведен механизм действия разделяющих агентов и их выбор. Рассмотрен расчет парожидкостного равновесия с использованием модели NRTL. В первой главе также рассмотрены вопросы применения высокопористого ячеистого керамического материала в качестве насадки для проведения процессов массообмена, в частности, ректификации.

Во второй главе приведено описание принципиальной технологической схемы очистки хлороформа от примесей методом экстрактивной ректификации, рассмотрен вопросы регенерации экстрактивного агента и подбора режимов работы испарителя.

В третьей главе — описаны экспериментальные работы, проведенные на установке определения фазового равновесия между жидкостью и паром в тройной системе 1,1- дихлорэтан — хлороформ - разделяющий агент с целью использования экспериментальных данных в процессе моделирования. В этой же главе представлены полученные данные по сопротивлению и удерживающей способности насадки на основе высокопористого ячеистого керамического материала при различных нагрузках по жидкости на лабораторной установке диаметром 50 мм и высотой насадочной части 850 мм. В главе приведены результаты исследования эффективности насадки при различных нагрузках на примере разделения модельной смеси бензол - толуол и экспериментальные данные по очистке хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией на лабораторной установке с использованием новой насадки.

7 Экспериментальные данные по равновесиям в изучаемых системах получены

с использованием метода газо-жидкостной хроматографии.

Четвертая глава посвящена исследованию применения метода экстрактивной ректификации в производстве хлороформа. Методом математического моделирования исследована трехколонная схема очистки хлороформа, включающая экстрактивную ректификацию. Проведено сравнение применения двух ранее подобранных разделяющих агентов: этиленгликоля и 2-феноксиэтанола.

Пятая глава посвящена конструктивной реализации трехколонной схемы очистки хлороформа. Определены основные конструктивные параметры колонн. На основе экономического сравнения схем выбран разделяющий агент - 2-феноксиэтанол. Оценены основные режимные и конструктивные параметры схем разделения. Сделан вывод о целесообразности применения колонн с насадкой ВПЯКМ. На основании оценки общей стоимости разделения показано преимущество использования 2-феноксиэтанола.

Основное уравнение теории экстрактивной ректификации

Уравнение (1.18) определяет условие, которому должен удовлетворять разделяющий агент для того, чтобы он увеличивал коэффициент относительной летучести заданной-смеси. Это 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 разделяющихагентов. С этойцелью 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 w 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. Если принять, что кривые зависимости коэффициентов активности от состава для бинарных систем имеют симметричный ход, а влиянием совместного взаимодействия всех компонентов можно пренебречь, то коэффициент относительной летучести бинарной смеси в присутствии третьего компонента (разделяющего агента) может быть выражен приближенным уравнением ар = Щ \ + ( - )+ (1- -2 ) (1-22) \22 /Г, где Тз — температура кипения трехкомпонентной смеси; А[р =—\Alp + Api J, А2р = 2 2р + Ар1 А хг = 2 12 + 21 И = lgГ ПрИ =ИХк=і(іпк ин дексы, обозначающие компоненты 1,2 или «р»).

Константы А ік, входящие в уравнение (1.22), являются мерой неидеальности соответствующих бинарных систем. Они принимаются равными средним арифметическим значениям логарифмов коэффициентов активности обоих компонентов при бесконечно малой концентрации в растворе. Уравнение (1.22) было сопоставлено с опытными данными для ряда систем Розеном [2], Гарнером и Эллисом [3] и Коганом [4]. Для бинарной смеси (при хр — 0) из уравнения (1.22) lga = lg Р , V2 J + 4 2(1-2JC,) (1.23) где T2 - температура кипения бинарной смеси. Если отношение давлений паров чистых компонентов мало изменяется с температурой, то из уравнения (1.22) и (1.23) при хх = х[ следует: lg = xp[4p-4p-42(l-2 ;)] (1.24) а ИЗ уравнения (1.24) видно, что степень увеличения коэффициента относительной летучести разделяющим агентом зависит от свойств и состава заданной смеси. Для возрастания коэффициента относительной летучести во всем диапазоне концентраций необходимо, чтобы 4Р-Ар-Ш о 0.25) где \А[2\ - абсолютная величина А[2. Разумеется, выполнение условия (1.25) возможно лишь при соблюдении неравенства 4р-4р о (1-26) эквивалентного неравенству (1.20).

Из изложенного следует, что для увеличения коэффициента относительной летучести заданной смеси во всем диапазоне концентраций условие, формулируемое неравенствами (1.26) и (1.20), является необходимым, но не достаточным; достаточное условие выражается неравенством (1.25). Если условие (1.25) не соблюдается; то в разделяемой бинарной системе с положительными отклонениями от идеального поведения (А[2 0) в области малых относительных концентраций первого компонента (0 х[ x j), добавляемое вещество будет ухудшать условия разделения по сравнению с условиями разделения исходной бинарной системы в той же области концентраций. При отрицательных отклонениях от закона Рауля в заданной бинарной системе ухудшение условий ее разделения при несоблюдении неравенства (1.25) происходит в области относительно больших концентраций первого компонента (х 2 х[ 1). Эти положения непосредственно вытекают из уравнения (1.24). Выше указывалось, что коэффициент относительной летучести бинарной системы зависит от степени ее неидеальности, характеризуемой в уравнениях (1.23) и (1.24) величиной А[2, а также от отношения давлений паров компонентов и состава раствора. Обращает на себя внимание, что члены Л, 2(і-2лг,) и A[2(l — 2x[) входят соответственно в уравнения (1.23) и (1.24) с разными знаками. Следовательно, разделяющий агент в наибольшей степени увеличивает коэффициент относительной летучести заданной смеси в том диапазоне концентраций, в котором в отсутствие разделяющего агента он имеет наименьшее значение. В области концентрации, соответствующий наибольшим значениям коэффициента относительной летучести в отсутствие разделяющего агента, прибавление последнего увеличивает а в минимальной степени.

Методы выбора разделяющих агентов по данным о свойствах растворов

Выбор разделяющих агентов с помощью данных о равновесии между жидкостью и паром заключается в сравнении на основании этих данных величины отклонений от закона Рауля в бинарных системах, образованных предполагаемым разделяющим агентом и каждым компонентом заданной смеси. По уравнениям (1.27) с помощью данных о равновесии можно рассчитать коэффициенты активности или их отношение, что дает возможность определить значения функций Ф для бинарных систем. Далее по уравнению (18) можно найти среднее увеличение коэффициента относительной летучести, вызываемое прибавлением рассматриваемого вещества. Таким образом, по данным о равновесии между жидкостью и паром можно дать не только качественную, но и количественную оценку эффективности предполагаемого разделяющего агента.

Данные о равновесии между жидкостью и паром систематизированы в книге [17].

Как показывает анализ имеющихся опытных данных, определяющее влияние на степень неидеальности бинарных систем, образованных каким-нибудь веществом и членами гомологического ряда, оказывает характер функциональных групп компонентов. Влияние же величины углеводородного радикала в молекулах членов гомологического ряда сильно сказывается только на начальных членах ряда. Основываясь на этих положениях, можно выбирать разделяющие агенты по данным о равновесии в системах, образованных гомологами как компонентов заданной смеси, так и разделяющего агента

Давление пара реальной бинарной системы с помощью коэффициентов активности выражается уравнением:

Из этого уравнения следует, что с увеличением коэффициентов активности давление пара возрастает (температура кипения понижается). Поэтому, сравнивая давления паров или температуры кипения идеальной и заданной смесей одинакового состава, можно определить характер и оценить величину отклонений последней от закона Рауля. Для идеальной системы наклон кривых возрастает с уменьшением концентрации низкокипящего компонента. Для системы с положительными отклонениями от закона Рауля кривая во всем; диапазоне концентраций располагается ниже, а для системы, с. отрицав тельными отклонениями от закона Рауля - выше. Чем больше расстояние между кривыми, тем больше степень неидеальности рассматриваемых систем. Сопоставляя температуры кипения смесей, образованных разделяемыми веществами и предполагаемым разделяющим агентом, можно оценить пригодность последнего. Разность температур кипения реальной и идеальной смесей изменяется с изменением состава. Поэтому имеет значение, при каком составе производятся определения температур кипения.

Фенске с соавторами [18] в качестве критерия выбора разделяющего агента предложили определять, температуры кипения- эквимолекулярных смесей исходных компонентов и,предполагаемого разделяющего агента. Часто компоненты смесей, разделяемых путем- азеотропнои и экстрактивной ректификации, имеют близкие температуры кипения. При этом выбор разделяющего агента,сводится к сравнению температур кипения одинаковых по составу смесей исходных компонентов с веществом, которое испытывают в качестве предполагаемого разделяющего агента.

Метод сравнения температур кипения смесей может быть применен, разумеется, также для выбора разделяющих агентов для процессов азеотропнои ректификации.

Сравнение температур кипения эквимолекулярных смесей дает возможность лишь качественно оценить степень неидеальности бинарных систем, образованных компонентами заданной смеси и предполагаемым разделяющим агентом. Для количественного определения эффективности разделяющих агентов по температурам кипения Херингтон [19] предложил следующее приближенное уравнение для определения среднего значения аР при атмосферном давлении te p « [A i +(AT2P - TiP)xP] (1.29) xpT где АГ21 = Г2 - Ij; AT2P = T2P 2, ATiP = TlP x;T = у2(Т2Р +Т]Р); Т1Р и Т2Р — температуры кипения смесей первого и второго компонентов с разделяющим агентом при концентрации последнего хр ; Tj и Т2 - температуры кипения первого и второго компонентов.

Применимость уравнения (1.29) была проверена [19] путем сопоставления рассчитанных и экспериментальных значений хР \gaP для семи различных систем, для которых эта величина изменялась в пределах 0,05 - 0,44.

Из уравнения (1.29) видно, что наиболее эффективным разделяющим агентом является тот, который при одинаковом значении хр дает наибольшее значение (АТ2Р - АТ1Р )/Т.

Гидродинамическая характеристика насадки на основе ВПЯКМ

Исследование гидродинамической характеристики насадки на основе ВПЯКМ диаметром 50 мм и высотой 0,85 м проводилось на лабораторной установке, схема которой представлена на рис.3.2.

При проведении исследований определяли гидродинамическое сопротивление сухой и орошаемой насадки, удерживающей способности насадки в зависимости от расхода газа (фактора скорости) при различных нагрузках по жидкости (воды).

Расход подаваемого газого потока (воздуха) контролировали с помо щью ротаметра типа РМ-0,25 ГУЗ и РМ-10 ГУЗ, а расход жидкости (воды) с помощью ротаметра типа РМ-0,016 ЖУЗ и РМ-0,16 ЖУЗ. Гидродинамиче ское сопротивление насадки измеряли с помощью образцового манометра классом точности 0,15 с максимальной шкалой 5000 мм вод ст. Объем воды, удерживаемой на насадке, измеряли с помощью мензурки различной вме стимостью.

Как видно из полученных результатов, при малых плотностях орошения-и небольших скоростях газа возникает пленочный режим, при котором жидкость движется от элемента к элементу насадки в виде капель и пленок, не смачивая насадку. Взаимодействие между фазами осуществляется на поверхности смоченных элементов насадки. Этот режим может закончится в так называемом точке торможения газа.

При промежуточном режиме жидкость покрывает насадку в виде сте кающей тонкой пленки и отдельных струй. Взаимодействие между фазами происходит на поверхности пленки и струй жидкости в точках контакта жид кости с отдельными элементами насадки. Пленка и струи жидкости подтор маживают поток с образованием отдельных вихрей. t

Дальнейшее повышение скорости газа вызывает начало повисание жидкости в насадке, когда жидкость все в большем количестве удерживается противоточно движущимся газом. Взаимодействие между фазами происходит на поверхности турбулизованной пленки жидкости и поэтому гидродинамический режим может быть определен, как режим турбулизации.

Дальнейшее накопление жидкости в насадке приводит к тому, что взаимодействие между потоками и смоченной поверхности насадки переносится в его объем. Это характеризуется появлением принципиально нового гидродинамического режима - режима эмульгирования, области свободно развитой турбулентности. Развитие турбулентности в каждой фазе в объеме насадки приводит к тому, что в турбулентные пульсации вовлекаются поверхность раздела фаз. В этом режиме теряет смысл понятие о дисперсной и сплошной фазах, так как фазы непрерывно инверсируют то газ, жидкость, становится сплошной или дисперсной фазами.

При дальнейшем увеличении скорости газа высота слоя газожидкостной эмульсии будет больше высоты слоя насадки и над насадкой бу дет накапливается слой жидкости, представляющий собой барботажный слой с интенсивным перемешиванием.

Как видно из полученных результатов, при малых плотностях орошения и небольших скоростях газа возникает пленочный режим, при котором жидкость движется от элемента к элементу насадки в виде капель и пленок, не удерживаясь на насадке.

В режимах, близких к захлебыванию колонны, сопротивление сильно возрастает за счет быстрого накопления орошающей жидкости в насадке. С количеством жидкости, удерживаемой в насадке, тесно связана эффективность работы насадочных колонн.

До точки инверсии фаз скорость газа не оказывает существенного влияния на удерживающую способность насадки. Выше точки инверсии удерживающая способность резко возрастает, что отвечает вертикальному ходу прямых, соответствующих режиму эмульгирования.

В куб Ег колонны К і вместимостью 1 дм3 из емкости Еі налили 500 мл смеси, содержащий бензол и толуол. Обогрев куба Ег производится с помощью электроспирали, намотанный на куб колонны. Контроль температуры жидкости в кубе колонны производится термопарой, встроенной в куб, сигнал с термопары поступает на потенциометр типа КСП-4. Также по колонне контролируется температура нижней, средней и верхней части колонны Kj. Пары бензола и толуола подымаются по колонне и поступают в дефлегматор Ті, охлаждаемый холодной водой, где конденсируются. Дистиллят из дефлегматора через делитель флегмы типа «качалка» поступает на орошение насадки в колонну К і в качестве флегмы.

Вывод колонны на режим проводили при полном возврате флегмы на орошение колонны. При достижении равновесия в колонне, что определялся постоянством температуры во всех четырех точках контроля температуры, производили отбор жидкости в емкость Ез,4 при числе флегмы 20 в течение 10 минут. Затем снова колонну выводили на режим и одновременно из линии возврата дистиллята и из куба отбирала пробу на анализ в количестве 1 мл и определяли содержание бензола и толуола методом газожидкостной»хроматографии. Паровой поток в колонне в ходе экспериментов определяли по формуле: Gnap=6 M (20+l) кг/час

В ходе экспериментов варьировали паровым потоком (соответственно и жидким) по колонне изменением с помощью лабораторного автотрансформатора напряжения тока, подаваемого на нагрев куба колонны.

Результаты расчета парожидкостного равновесия по методу НРТЛ

При расчете экстрактивной ректификации методом релаксации уравнения для стационарной задачи записываются в нестационарном виде [32]. dx Fn- + Vn_iyiin_x+Ln+xxin,x-Vnym-Lnxm=Un- - (4.16) at Представляя производную в правой части (4.16) в разностном виде записывается рекуррентное соотношение для определения состава жидкой фазы на следующем шаге: хш = » Х + п-\Уп-\+ А.+і и+і КУП, Lnxm _ д к (4 17)

Последнее уравнение дает возможность оценить составы при достаточно большом времени, соответствующем установлению стационарного состояния, что и является целью расчета. Причем итерационное уточнение составов во времени при правильном подборе шага отличается устойчивой сходимостью к стационарному состоянию.

Основным параметром, влияющим на работу алгоритма, является величина шага по времени At, которая подбирается для каждой решаемой задачи. В каждом частном случае существует оптимальная величина шага. При ее превышении расчет перестает сходиться, а при уменьшении возрастает время, необходимое для завершения расчета.

Алгоритм расчета состоит из следующих стадий: 1 .Инициализация исходных данных. Концентрационный профиль по колонне инициализируется в соответствии с вектором питания колонны: хт = xf;і = J,М;n = 0,N+l.

Рассчитываются материальные потоки для пара V и жидкости L по колонне: Vn=D-(R + \);nG[0,N+l] Ln=D-R + F,ne[0,NF] Ln=D-R,nz(NF,N + l] 2.Рассчитывается удерживающая способность по жидкой фазе ступени разделения. 3.Рассчитывается профиль равновесного состава пара ym;i = lM;n = 0,N + l. 4. Определяется реальный состав пара ут; і = 1,М; n = 0,N+1. 5. Рассчитываются константы парожидкостного равновесия. 6. Определяется новое приближение потоков пара и жидкости. 6. По рекуррентному соотношению (4.17) определяется новый профиль концентраций в жидкой фазе x +1 ;i = l,M,n = 0,N + l. 8. Определяется достигнутая точность расчета: \ —

Если точность выше заданной, то расчет заканчивается, иначе перейти к п. 3. Как было отмечено выше, метод релаксации характеризуется очень высокой сходимостью. В рамках проведенных исследований не было обнаружено ни одного варианта исходных данных, для которых невозможно было получить конечное решение. Основная задача при расчетах заключается в подборе оптимального шага по времени.

Расчет схемы производства хлороформа

Для процессов экстрактивной ректификации применяются тарельчатые и насадочные ректификационные колонны. Разница от обычной ректификации заключается лишь в том, что присутствует дополнительное питание, ку 78 да подается экстрагент. В данной, диссертационной работе предполагается использовать экстрактивную колонну для получения хлороформа из реакционной-массы, содержащей: 1,1-дихлорэтан, цис-дихлорэтилен и четыреххло-ристый углерод.

Весь процесс получения .хлороформа состоит из двух ректификационных колонн и одной экстракционной. Сначала реакционная масса подается на первую ректификационную колонну, где она отделяется от четыреххлористо-го углерода. Затем полученный дистиллят направляется в колонну экстрактивной ректификации, где хлороформ; путем добавления большого количества 2-феноксиэтанола, отделяется от близкокипящих компонентов 1,1-дихлорэтана и цис-дихлорэтилена. Остается лишь отделить 2-феноксиэтанол от хлороформа в сепараторе и испарителе. Третья ректификационная колонна служит для-выделения хлороформа товарной чистоты.

В данной работе наибольшей, интерес будет уделяться колонне экстрактивной ректификации. Расчет всей схемы проводится в следующем порядке:

1. Задаёмся производительностью установки. Задаем питание, количество дистиллята и.количество экстрагента. Все эти параметры можно варьировать для получения наилучшего оптимального результата. Оптимальным вариантом является наилучшее отделение 1,1-дихлорэтана и цис-дихлорэтилена от хлороформа, причем хлороформ в кубе колонны должен быть максимальным. На этом этапе, возможно, корректировать величину флегмового числа, высоту подачи питания, высоту подачи экстрагента, число тарелок колонны.

2. Т.к. питание в колонну экстрактивной ректификации идет из первой- колонны отделения- четыреххлористого углерода, то в первой1 колонне количество дистиллята должно соответствовать питанию колонны экстрактивной ректификации.

3. Полученные в результате расчета п.1 составы куба пересчитываются с учетом того, что 2-феноксиэтанол практически полностью ( 90%) отделяется. 4. Новый состав жидкости направляется в третью колонну, где производится расчет. И полученный состав, и количество дистиллята является нашим продуктом. 5. Проверка результатов расчета.

Похожие диссертации на Разработка ресурсосберегающего процесса очистки хлороформа от примесей экстрактивной ректификацией