Разработка технологических комплексов специальных методов ректификации для регенерации растворителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.04, кандидат технических наук Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта

  • Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 1985, Москва
  • Специальность ВАК РФ05.17.04
  • Количество страниц 174
Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта. Разработка технологических комплексов специальных методов ректификации для регенерации растворителей: дис. кандидат технических наук: 05.17.04 - Технология органических веществ. Москва. 1985. 174 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РЕКТИФИКАЦИИ С РАЗДЕЛЯЮЩИМ

АГЕНТОМ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР)

1.1. Ректификация бинарных и многокомпонентных систем и необходимость специальных методов . •

1.2. Общая характеристика методов ректификации с разделяющим агентом

1.3. Основные закономерности экстрактивной ректификации

I.4* Цели и задачи работы.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АЗЕ0ТР0ПН0-ЭКСТРАКТИВН0Й

РЕКТИФИКАЦИИ

2.1. Теоретический анализ закономерностей процесса

2.2. Экспериментальное изучение азеотропно-экстрак-тивной осушки растворителей

2.2.1. Выбор объектов исследования . . •

2.2.2. Изучение и математическое описание фазового равновесия изучаемых систем. Прогноз разделений

2.2.3. Эксперименты по азеотропно-экстрактивной осушке.

2.2.4. Обсуждение результатов .«•• юз

ГЛАВА 3. ИССЛВДОВАНИЕ РЕЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ . IQg

3.1. Теоретический анализ закономерностей процесса

3.2. Экспериментальное изучение разделения азеот-ропных смесей растворителей с легкокипящим агентом.ИЗ

3.2.1. Выбор объектов исследования. . • из

- 3

3.2.2. Изучение и математическое описание равновесия жидкость-пар

3.2.3. Экспериментаяъно-расчетные исследования процесса

3.2.4. Обсуждение результатов

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ да ПРОИЗВОДСТВА МАГНИТНЫХ ЛЕНТ.

4.1. Характеристика задачи

4.2. Термодинамико-топологический анализ структуры равновесной диаграммы и синтез альтернативных схем разделения.

4.3. Выбор и проработка перспективного варианта

ВЫВОДЫ.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технология органических веществ», 05.17.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологических комплексов специальных методов ректификации для регенерации растворителей»

При разработке новых технологических процессов, при усовершенствовании существующих технологий и, в первую очередь, при создании безотходных технологий возникает задача разработки технологических схем разделения многокомпонентных неидеальных смесей.

В большинстве крупнотоннажных производств эта задача решается преимущественно методами ректификации, к ректификации прежде всего обращаются разработчики и в производствах так называемой "малой химии", т.к. несмотря на большие затраты тепловой энергии процесс ректификации обладает серьезными преимуществами по сравнению с другими методами разделения.

Задача разделения смесей на компоненты методами ректификации оказывается особенно сложной при наличии в смеси компонентов с малыми относительными летучестями и азеотропообразующих компонентов, когда эти азеотропы гомогенны.

Разделение таких смесей обычной ректификацией оказывается невозможным и применяются различные специальные методы ректификации - азеотропная, экстрактивная, солевая ректификация, ректификация под разными давлениями и др.

Применение этих методов связано с необходимостью использования в составе принципиальной технологической схемы специальных подсистем - технологических комплексов, представляющих собой совокупность технологического приема и выполняющих его аппаратов.

Каждому специальному методу разделения соответствует некоторый набор типовых структур технологических комплексов.

Разнообразие технических задач и ситуаций, в которых они должны решаться,ставит исследователей перед необходимостью расширять арсенал специальных методов ректификации и технологических комплексов, что даст технологу большую свободу выбора и обеспечит гибкость решений,

В настоящей работе предпринято изучение двух разновидностей специальных методов ректификации - экстрактивной ректификации с азеотропообразующим разделяющим агентом и ректификации с легко-кипящим разделяющим агентом, 8 целью определить возможности применения этих методов и ограничения как в общем, так и при разработке технологии регенерации растворителей на примере производства магнитных лент на ШПО " Свема".

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом проблемной лаборатории синтеза органических продуктов МИТХТ им.М.В.Ломоносова по теме "Разработка технологических комплексов разделения неидеальных многокомпонентных смесей производств органического синтеза как элементов САПР технологических процессов" и с Координационным планом АН СССР по проблеме "Теоретические основы химинеской технологии" на I98I-I985 г.г. (задание

2.22.7.7.). забота содержит:

- аналитический обзор, рассматривающий состояние теории и практики специальных методов разделения, преимущественно экстрактивной ректификации и ее разновидностей;

- анализ влияния азеотропов разделяющего агента и компонентов разделяемой смеси на результаты экстрактивной ректификации;

- экспериментальное изучение азеотропо-экстрактивной осушки лег« ких органических растворителей;

- анализ возможностей применения процесса ректификации в присутствии легкокипящего зеотропного агента, симметрично экстрактивной ректификации;

- экспериментально-расчетное исследование разделения азеотропных смесей с легкокипящим агентом;

- технологические исследования по выбору, разработке и проверке принципиальной схемы регенерации растворителей для ШПО "Свема" с использованием предложенных технологических комплексов.

Исследования на всех этапах включают изучение и математическое описание фазового равновесия жидкость-пар, лабораторные эксперименты по непрерывной ректификации и вычислительный эксперимент*

Работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, изложейа на 174 стр. машинописного текста, содержит 54 рис., 49 табл. и список использованных источников библ. 85

Похожие диссертационные работы по специальности «Технология органических веществ», 05.17.04 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Технология органических веществ», Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта

ВЫВОДЫ

1. С единых позиций рассмотрены основные закономерности специальных методов ректификации с разновысотной подачей разделяемой смеси и разделяющего агента: экстрактивной и реэкстрак-тивной ректификации с зеотропными агентами, азеотропно-экстрактивной и автоэкстрактивной ректификации.

2. Для рассматриваемых процессов установлено соответствие между равновесием жидкость-пар, характеризуемым фазовым портретом дистилляционных линий и ожидаемыми результатами разделения.

3. Предложены принципиальные схемы типовых технологических комплексов азеотропно-экстрактивной и реэкстрактивной ректификации,

4. Экспериментально показана возможность азеотропно-экстрактивной осушки легкокипящих органических растворителей.

5. Экспериментальным и расчетным путем подтверждена возможность разделения азеотропных смесей с положительным азеотропом методом реэкстрактивной ректификации с легкокипящим агентом.

6. В ходе исследований подтверждены основные положения теоретического анализа.

7. Исследовано равновесие жидкость-пар в 10-ти бинарных и 4-х тройных смесях, получено математическое описание фазового равновесия для П-ти бинарных , 6-ти тройных и одной четырехком-понентной смесей.

8. Разработана технологическая схема регенерации растворителей дл# ШПО "СВЕМА" с использованием исследованных в работе комплексов, определены статические параметры режима колонн. Рекомендации для проектирования переданы ГОСНЙИХИМФОТОПРОЕКТ.

- 165

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта, 1985 год

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е, испр. -М.: Химия, 1973. 750 с.

2. Циборовский Я. Основы процессов химической технологии. Пер.с польск. Под ред. П.Г.Романкова Л.: Химия, 1967. - 719 с,

3. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Кн.1-2, М.: Химия, 1981. 811 с.

4. Mengsteheck d. J. (Distillation Principles aW (Design Procedures . 1М.У. : lie) Kihold PuklisUinQ Corp.} 1961. 365p.

5. Vcttt Win fele M. T.stillation. К1.У. г Mc G.raw Hill1.c. , 196?. 68A p .

6. Свентославский В. Азеотропия и полиазеотропия. Пер.с англ. под ред.Л.А.Серафимова. М.: Химия, 1968. - 243 с.

7. Well R. , Welch Red) fiecvbicm in i:&mary systems^c.ontA« biv\CLY<j O.X eotyop&s . — Хио(. Clievn.

8. JL Bd. , W , V. 37 , N 1*2. , p. 1224 1231 П.Бушмакин Й.Н., Киш И.Н. Изобарическое равновесие жидкость-пар в тройной системе, имеющей азеотроп типа седловинной точки.-Ж.прикладн.химии, 1957, т.ЗО, № 2, с.200-211.- 166

9. Бушмакин И.Н., Киш И.Н. О разделяющих линиях дистилляции и ректификации тройных систем.- Ж.прикладн.химии, 1957, т.30, Ш 4, с.561-567.

10. Лутугина Н.В., Решетова Л.И., Семенова Л.П. Изотермо-изобары и дистилляционные линии в системе ацетон-хлороформ-вода. -Ж.прикладн.химии,1965, т.38, № 8, с.1974-1801.

11. Маленко Ю.И., Лутугина Н.В. О ходе дистилляционных линий в тетераадре составов четырехкомпонентных смесей.- Вестник ЛГУ, Физика и химия, 1966, № 16, вып.З, с.93-103.

12. Маленко Ю.И., Лутугина Н.В. О расположении изотермо-изобари-ческих поверхностей в четырехкомпонентной системе уксусная кислота этилацетат - метилэтилкетон - н.-гексан. - Ж.прикл. химии, 1966, т.39, № 3, с.634-642.

13. Маленко Ю.И., Лутугина Н.В., Башманова Т.С. О расположении дистилляционных линий в четырехкомпонентной системе уксусная кислота этилацетет - метилэтилкетон - н.-гексан. - Ж.прикл. химии, 1966, т.39, № 12, с.2737-2743.

14. Сторонкин А.В. Об условиях термодинамического равновесия многокомпонентных систем.- Л.: ЛГУ, 1948. 122 с.

15. Сторонкин АЛВ. Термодинамика гетерогенных систем. 4.1,2.Л.: ЛГУ, 1967. 447 с.

16. Haaze Я. Е i^ige aJlcjeme-'me bez'i с haiogen фчлг- Zustayidsр unfit io»ien bei vieJ komporte-v) bengys temen . -— ST. Лloturforsc\n,?9№ t 8- 3a. , S. 285 290

17. Haaie R■ "Zur t ige-v dr<?isio£f дзтisbe. 2. tfodurforscb . , 1949, 8.4a , S- 342.- ъвг.

18. Яалге R. )/eyclavy\p fungsgleic-hgeb/ichte Vcm yneh vs toff -gemisKew : Текплге aneotropevy Pun fete Pbi/s. Chem., 1950, B. 195 , S? 362- 385.- 167

19. Сусарев М.П.Закономерности расположения складок поверхности давления тройной системы жидкость-пар и смещения складок при изменении температуры. Ж.физич.хииии, 1963, т.37, № 8, с.1763-1768, № 9, с.1944—1948.

20. Гурилов Ю.В. Некоторые вопросы структуры диаграмм двухфазного равновесия жидкость-пар тройных гомогенных растворов.

21. Ж.физич.химии, 1958, т.32, № 9, с.1980-1994.

22. Серафимов Л.А. Теоретические принципы построения технологических схем ректификации неидеальных многокомпонентных смесей.- Дисс. . докт. техн.наук.- М.: МИТХТ, 1968. 383 с,

23. Жаров В.Т. Термодинамико-топологичесаое исследование открытых фазовых процессов и нелокальных закономерностей диаграмм фазового равновесия в гетерогенных системах различного типа.-Автореф.дисс. . докт.хим.наук.- Л.: ЛГУ, 1968. 21 с.

24. MatsuyftwiA И. , Nista'iwmVA Н. "Topol 03't еоД fctaermodynamicclass'if ic&.Vicm ternary vapour liquid egui Л\bv'ia.j. Cher*. of , 1977, v. 10, N3, p. JS1 187

25. Серафимов Л.А. Общие закономерности хода К-линий в трехкомпо-нентных системах жидкость-пар. В кн.: Физико-химические основы ректификации. - М.: МИТХТ, 1970, с.20-30.

26. Кива В.Н., Серафимов Л.А. Нелокальные закономерности хода линий процесса простой дистилляции в тройных системах Ж.физ. и химии, 1973, т.47, № 3, с.638-642.

27. Серафимов Л.А. Правило азеотропии и классификация многокомпонентных смесей. УП. Диаграмма трехкомпонентных смесей.- Ж. физич.химии, 1970, 44, к 4, с.1021-1027.

28. Тойкка a.m. Вопросы классификации тройных систем жидкость-пар по характеру и величине отступлений от идеальности составляющих бинарных. Дисс. . канд.хим.наук.- Л.: ЛГУ,1972.-142 с.

29. Серафимов Л.А. Технология разделения азеотропных смесей.-Глава 21 (доп.) в кн. /6/, с.186-224.- 169

30. Крейнина Л.А. Исследование закономерностей ректификации тройной зеотропной смеси с -образным ходом дистилляционных линий.- В кн.: П Всесоюзная конференция молодых ученых по физической химии. Москва, 1983 г., с.252-253.

31. Петлюк Ф.Б., Серафимов Л.А. Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет.- М.: Химия, 1983. 304 с.

32. Балашов М.И. Физико-химические основы и технологические принципы организации реакционно-ректификационных процессов.-Дисс.докт.техн.наук. М., МИТХТ, 1980, 384 с.

33. Ханина Е.П., Андреянов U.A., Павленко Т.Г., Тимофеев B.C. Серафимов Л.А. Разделение гомоазеотропных смесей с использованием рециклов по выделяемым компонентам. Теор.основы хим.технол., 1981, т.15, № I, с.116-118.- 170

34. Ханина Е.П., Павленко Т.Г., Тимофеев B.C. Влияние рециклов на работоспособность установок разделения гомо- и гетероазеотропных смесей.- Ж.прикл.химии, 1983, т.56, № 9, с.2039-2043.

35. Тимофеев B.C. Физико-химические основы технологии разделения гетероазеотропных многокомпонентных смесей.- Автореф.дисс. . докт.техн. наук.- М.: МИТХТ, 1974, 29 с.

36. Крель Э.Руководство по лабораторной перегонке. Пер.с нем.под ред. В.М.Олевского.- М.: Химия, 1980, 520 с.

37. Hoff-глосл £ . A-xeotropic л^с! £хНас1 »ve JJ аЪ'ои .

38. New York. Mc G,raw , \964.

39. Молоденко П.Я., Бушмакин И.Н. Выбор разделяющего агента (^водителя) для азеотропной ректификации.- Вестник ЛГУ, 1957,10, вып.2, с.68-92.

40. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация. 2-ое изд. перераб.и доп.- Л.: Химия, 1971, 432 с.

41. Решетов С.А., йванецкий И.Б., Платонов В.Н. Выбор экстрагента для разделения некоторых азеотропных смесей,- Ж.прикл.химии, 1983, т.56, № 7, с.1652-1653.

42. Ханина Е.П., Павленко Т.Г., Богатюк Л.А., Тимофеев B.C. Исследование в области автоэкстрактивной ректификации.- Ж.физич. химии, 1978, т.12, № 10, с.2657-2658.

43. Фролкова А.К., Павленко Т.Г., Тимофеев B.C. О некоторых особенностях разделения многокомпонентных смесей автоэкстрактивной- 171 ректификацией,- Нефтепереработка и нефтехимия / ЦНИИНЭНЕФТЕХИМ, 1980, № 7, с.33-35.

44. Ханина Е.П., Павленко Т.Г., Тимофеев B.C. Исследование в области автоэкстрактивной ректификации.- В кн.: Межвузовский сборник. Химия и технология органических производств.- Изд. МИХМ-МИТХТ, М., 1978, т.УШ, вып.2, с.175-177.

45. Кафаров В.В, Основы массопередачи. 3-е изд., перераб.и доп.-М.: Высшая школа, 1979.- 439 с.

46. Большая Советская Энциклопедия, изд. 3-е, т. 18 М.: Советская Энциклопедия, 1974. с.

47. Кива В.Н. Теоретико-множественный подход к анализу качественных закономерностей ректификации.- В кн.: Математические методы в химии.- Материалы 3-ей Всесоюзной конфе.ренции. П.Качественные методы.- М.: ВДЙИТЭНЕФТЕХИМ, 1980, с.10-17.

48. Кива В.Н., Кириченко Г.А. Особенности ректификации с двухпо-точной подачей питания.- В сб.: Нефтехимические процессы в многофазных системах.- М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1980, с.108-115.

49. Кириченко Г.А. Исследование физико-химических основ технологии разделения продуктов алкилирования фенола метанолом на-окиси алюминия.- Автореф.дисс. . канд.техн.наук. М.: МИТХТ, 1981. - 31 с.

50. Гордон К., Дэвис Д. Ректификация в свете современных представлений,- Инженер-нефтяник, 1961, № 4, с.73-87.

51. Beycj Kohev- P.J. '/Ае i'epava.+ion of efhylbeyiz&viefrom p-амк ж- Ху/еие toy >ve D ist/ ЛаЪ'ои u<>i t\cjoj- PolycUloro covbjoawAs ^ Ibsta. CUev*. Sn^.J.^^

52. B$0 t V. , П/5, р.Я£2-86Б.- 172

53. Berg JL. Sepcvov."tiov» ©J- ^ечгеме <*v>ej "Ьо/меуле f-vowi clflse boilmj ккэ*aromaticS by 6xfr«c}-ive 'Oisfi 11 af/on .

54. U. CKem. 3 , /583 ^ V-29, p. 966

55. MifcitevAo /Isse I mi eau JL. Puvi f i cation cf )эегггеиеto) uevi€ fcy feeo't'yopic. SjA-racfavQ. QisfoWck* Пат. #>РГ 2809985 , 1975.

56. Кива B.H., Надуткина С.И., Мозговая В.П. Способ осушки диок-сана.- Авт.свид.СССР № 256780, 1970.

57. Огородников С.И., Лестева Т.М., Коган В.Б. Азеотропные смеси.-Л.: Химия, 1971.- 847 с.

58. Hoys ley JL.T. Azeotrop ic . issiwe.- Wft-shmgtd^ ; Ягмег!ссп Che*»\c&X Safety, 1962- i*0O F . issiu&.- WasKj

59. Kigton ; Лmericft* Ckevmc<d Society ^ 107/- 6*28 f>

60. Кошельков В.А. Исследования в области разделения спиртов.-Авшореф.дис. . канд.техн.наук.- М.: МИТХТД971.- 16 с.

61. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие.- Л.: Наука, 1966 1429с.

62. Войсбергер А., Проскруэр Э., Риддик Дж., Туте Э. Органические растворители. Физические и химические методы очистки./Пер. с англ. под ред.Я.М.Варшавского.- М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1958.- 518 с.- 173

63. Wilson G.M. V&p<3L«Y liquid brium XI. A mew expression for Ьг\е excess вух^ус^ oj- rvuxing. Journ, /lr*ev. Cher*. S'oc. э 196Л , V- ?(• , W'2 , p. 127- 138

64. Рид.P., Праузниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие / Пер.с англ.под ред.Б.И.Соколова. 3-е изд., перераб.и доп.- Л.: Химия, 1982.- 592 с.

65. Богданов B.C. Определение равновесия пар-жидкость по данным Р-Х или -t-эс неидеальных бинарных смесей.- В кн.: Фазо-вве равновесия и разделение смесей в процессах нефтехимического синтеза. Сборник научных трудов.- Л.: ВНИИНЕфТЕХИМ, 1974, с.108-114.

66. Справочник химика. Изд. 3-е. Том d. Основные свойства органических и неорганических соединений.- Л.: Химия, 1971.1168 с.

67. Сусарев М.П. Закономерности расположения складок поверхности давления тройной системы жидкость-пар и смещение складок при изменении температуры.- Журн.физич.химии, 1963, т.37,8, 1763-1768»

68. Серафимов Л.А., Жаров В.Т., Витман Т.А. 0 взаимном расположении некоторых изо-многообразий в диаграммах равновесия двух фазных многокомпонентных смесей.- Ж.физич.химии,1974, т.48, № II, с.2724-2728.

69. NaphtaLi k-, SavuJholm D. P^ulti component separftVtov,

70. U+ i on ky /ineftVi'zaf (ел . А у* ■ l-MSfu . CKevH.1971 , V /7 , IV4 , p. ii8 156 .

71. Ho$-aliy\g B- , Sender J. Д )nddi£)€c< Nbphi&li SbncHhaly*method for gewerd.) 5 inter) in keel muHig^a,^ с

72. SepoifCiioY'p . ~ Am. Jr>s+". Che™. J- , 197g j V- ,p. II.

73. Терехин В.П., Шмелев А.С., Громыхалина С.А. Устойчивый релаксационный метод расчета сложной ректификационной колонны.

74. В кн.: Производство углеводородных растворителей.- М.: ЦНИИТЭНЕФГЕХИМ, 1979, с.54-57.

75. Revlow Й-, Asselitoeau L-, СоЬеи G 1?а >гл Ьаы It С. Са./сч/ sur ordiv)t\,ieur des e^ui Jibres //guide- vc*peu.т &tli^uiAe . Sfrdib'o" TecKnip , Ports 1*37/

76. Праузниц Дк., Эккерт К., Орай Р., О'Каниел Дж. Машинный расчет паро-жидкостного равновесия многокомпонентных смесей. Пер.с ан,л. В.Н.Ветохина под ред.В.М.Платонова.- М.г Химия, 1971.- 215 с.

77. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование.- М.: Мир, 1975. 397 с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.