- Код статьи
- 10.31857/S0040357124050125-1
- DOI
- 10.31857/S0040357124050125
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 58 / Номер выпуска 5
- Страницы
- 655-666
- Аннотация
- Исследовано влияние агрегатного состояния бокового отбора на энергопотребление схем экстрактивной ректификации, включающих экстрактивную колонну с боковым отбором, на примерах разделения трех бинарных смесей (ацетон–хлороформ, ацетон–метанол, бензол–циклогексан). Для каждой смеси определены оптимальные по критерию суммарных энергетических затрат в кипятильниках колонн параметры четырех схем: традиционной двухколонной; схемы с частично связанными тепловыми и материальными потоками; схемы, включающей экстрактивную колонну с боковым отбором в паровой фазе, и схемы, включающей экстрактивную колонну с боковым отбором в жидкой фазе. Установлено, что энергопотребление в кипятильниках колонн схемы с частично связанными тепловыми и материальными потоками и схем, включающих экстрактивную колонну с боковым отбором, практически совпадает и ниже энергопотребления в кипятильниках колонн традиционной двухколонной схемы. Однако число теоретических тарелок в схемах, включающих экстрактивную колонну с боковым отбором, больше, чем в схемах с частично связанными тепловыми и материальными потоками. Выявлено, что агрегатное состояние бокового отбора практически не влияет на суммарное энергопотребление в кипятильниках колонн схем, включающих экстрактивную колонну с боковым отбором.
- Ключевые слова
- экстрактивная ректификация энергосбережение схемы с частично связанными тепловыми и материальными потоками колонны с боковым отбором
- Дата публикации
- 25.09.2024
- Год выхода
- 2024
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 44
Библиография
- 1. Серафимов Л.А., Фролкова А.К. Фундаментальный принцип перераспределения полей концентраций между областями ректификации как основа создания технологических комплексов // Теорет. основы хим. технол. 1997. Т. 31. № 2. C. 84.
- 2. Павлов С.Ю. Выделение и очистка мономеров для синтетического каучука. Л.: Химия, 1987.
- 3. Мазурин О.А., Волков А.Н., Курбатов В.А., Зиятдинов Н.Н. Способ разделения смесей углеводородов изопентан-изоамилен-изопренсодержащией фракции или бутан-бутилен-дивинильной фракции: пат. 2406717 Российская Федерация. № 2008144948/04; заявл.; опубл., Бюл. №35. 5 с.
- 4. Гайле А.А., Сомов В.Е. Процессы разделения и очистки продуктов переработки нефти и газа. СПб.: Химиздат, 2012.
- 5. Зарецкий М.И. Очистка коксохимического бензола от тиофена. Получение чистого тиофена из тиофеновой фракции методом экстрактивной ректификации. Расчет промышленной установки // Кокс и химия. 2004. № 6. С. 20.
- 6. Anokhina E.A., Timoshenko A.V., Akishin A.Yu., Remizova A.V. Benzene purification from thiophene using dimethylformamide as an entrainer in thermally coupled extractive distillation columns // Chem. Eng. Res. Des. 2019. V. 146. P. 391.
- 7. Анохина Е.А., Якутин Р.И., Тимошенко А.В. Очистка бензола от тиофена экстрактивной ректификацией с применением колонн с боковым отбором в паровой фазе // Теорет. основы хим. технол. 2021. Т. 55. № 5. С. 578.
- 8. Shen W., Dong L., Wei S., Li J., Benyounes H., You X., Gerbaud V. Systematic design of an extractive distillation for maximum-boiling azeotropes with heavy entrainers // AIChE Journal. 2015. V. 61. № 11. P. 3898.
- 9. Sprakel L.M.J., Kamphuis P., Nikolova A.L., Keijspe,r D.J., Schuur B. Solvent selection for extractive distillation processes to separate close-boiling polar systems // Chem. Eng. Res. Des. 2019. V. 144. P. 123.
- 10. Guo C., Wang F., Xing J., Cui P. Thermodynamic and economic comparison of extractive distillation sequences for separating methanol/dimethyl carbonate/water azeotropic mixtures // Sep. Purif. Technol. 2022. V. 282. P. 120150.
- 11. Wang L., Zhang X., Li C., Cao X., Zhao W., Xiang S. Superefficient separation of HFC-245fa/HF using extractive distillation: From computational thermodynamics to process assessment // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 307. P. 122663.
- 12. Errico M., Rong B.-G., Tola G., Spano M. Optimal synthesis of distillation systems for bioethanol separation. Part 1: Extractive distillation with simple columns // Ind. Eng. Chem. Res. 2013. V. 52. P. 1612.
- 13. Raeva V.M., Dubrovskii A.M. Comparison of extractive distillation flowsheets for methanol-tetrahydrofuran-water mixtures // Fine Chem. Technol. 2020. V. 15. № 3. P. 21.
- 14. Jian X., Li J., Qing Ye, Lia X. Intensification and analysis of extractive distillation processes with preconcentration for separating ethyl acetate, isopropanol and water azeotropic mixtures // Sep. Purif. Technol. 2022. V. 287. P. 120499.
- 15. Sánchez-Ramírez E., Zhang Y., Yang A., Kong Z.Y., Segovia-Hernández J.G., Sunarso J. Integrating sustainability metrics to the design of extractive distillation for ternary azeotropic mixtures of ethanol, tetrahydrofuran, and methanol separation // Chem. Eng. Res. Des. 2023. V. 200. P. 58.
- 16. Duan C. and Li Ch. Energy-saving improvement of heat integration for separating dilute azeotropic components in extractive distillation // Energy. 2023. V. 263. P. 125821.
- 17. De Figueirêdo M.F., Guedes B.P., Araújo J.M.M., Vasconcelos L.G.S., Brito R.P. Optimal design of extractive distillation columns – A systematic procedure using a process simulator // Chem. Eng. Res. Des. 2011. V. 89. P. 341.
- 18. You X., Rodriguez-Donis I. and Gerbaud V. Investigation of separation efficiency indicator for the optimization of the acetone-methanol extractive distillation with water // Ind. Eng. Chem. Res. 2015. V. 54. P. 10863.
- 19. De Figueirêdo M.F., Brito K.D., Wagner B.R., Vasconcelos L.G.S., Brito R.P. Optimization of the design and operation of extractive distillation process // Sep. Sci. Technol. 2015. V. 50. P. 2238.
- 20. Gutiérrez-Guerra R., Segovia Hernández J.G., Hernández S. Reducing energy consumption and CO2 emissions in extractive distillation // Chem. Eng. Res. Des. 2009. V. 87. P. 145.
- 21. Anokhina E., Timoshenko A. Criterion of the energy effectiveness of extractive distillation in the partially thermally coupled columns // Chem. Eng. Res. Des. 2015. V. 99. P. 165.
- 22. Timoshenko А.V., Anokhina E.А., Morgunov А.V., Rudakov D.G. Application of the partially thermally coupled distillation flowsheets for the extractive distillation of ternary azeotropic mixtures // Chem. Eng. Res. Des. 2015. V. 104. P. 139.
- 23. Cao X., Liu R., Lu Y., Jia Sh., Yuan X. Application of the thermally coupled extractive distillation for recycling octafluoropropane based on thermoeconomic analysis // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 279. P. 119813.
- 24. Brito R.P., Maciel M.R.W. and Meirelles A.A. New extractive distillation configuration for separating binary azeotropic mixtures // The First European Congress on Chemical Engineering. – Florence, Italy. May 4–7, 1997. V. 2. P. 1333.
- 25. Yan H., Song X., Xu L., Yuan X. New single-column extractive distillation with heavy entrainer to separate binary azeotropic mixtures // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 312. P. 123393.
- 26. Tututi-Avila S., Medina-Herrera N., Hahn J., Jiménez-Gutiérrez A. Design of an energy-efficient side-stream extractive distillation system // Comput. Chem. Eng. 2017. V. 102. P. 17.
- 27. Zhang Zh., Wang Ch., Guang Ch., Wang Ch. Separation of propylene oxide-methanol-water mixture via enhanced extractive distillation: Design and control // Chem. Eng. Process. – Process Intensif. 2019. V. 144. P. 107651.
- 28. Zhang Q., Zeng A., Yuana X., Ma Y. Design and control of economically attractive side-stream extractive distillation process // Chem. Eng. Res. Des. 2020. V. 160. P. 571.
- 29. Chen Y.-Y., Kong Z.Y., Yang A., Lee H.-Y., Sunarso J. Design and control of an energy intensified side-stream extractive distillation for binary azeotropic separation of n-hexane and ethyl acetate // Sep. Purif. Technol. 2022. V. 294. P. 121176.
- 30. Luo H., Bildea C.S., Kiss A.A. Novel Heat-pump-assisted extractive distillation for bioethanol purification // Ind. Eng. Chem. Res. 2015. V. 54. P. 2208.
- 31. You X., Rodriguez-Donis I., Gerbaud V. Reducing process cost and CO2 emissions for extractive distillation by double-effect heat integration and mechanical heat pump // Applied Energy. 2016. V. 166. P. 128.
- 32. Klauzner P.S., Rudakov D.G., Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Energy saving in the extractive distillation of isobutyl alcohol–isobutyl acetate with n-butyl propionate // Fine Chem. Technol. 2020. V. 15. P. 14.
- 33. Wang C., Zhuang Y., Liu L., Zhang L., Du J. Heat pump assisted extractive distillation sequences with intermediate-boiling entrainer // App. Therm. Eng. 2021. V. 186. P. 116511.
- 34. Burachuk A.S., Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Heat-pump efficiency in acetone-methanol extractive distillation depending on feed composition // Theor. Found. Chem. Eng. 2023. V. 57. P. 20.
- 35. Nova-Rincón A., Ramos M.A., Gómez J.M. Simultaneous optimal design and operation of a diabatic extractive distillation column based on exergy analysis // International Journal of Energy. 2015. V. 17. P. 287.
- 36. Rudakov D.G., Klauzner P.S., Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Nonadiabatic schemes of the extractive distillation of an acetone–chloroform–n-butanol mixture // Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. No 5. P. 734.
- 37. Klauzner P.S., Rudakov D.G., Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Energy efficiency of diabatic distillation schemes for an acetone–toluene–n-butanol mixture with an entrainer in the first column // Fine Chem. Technol. 2023. V. 18. No 1. P. 7.
- 38. Timoshenko A.V., Anokhina E.A., Ivanova L.V. Extractive distillation systems involving complex columns with partially coupled heat and material flows // Theor. Found. Chem. Eng. 2005. V. 39. P. 463.
- 39. Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Effect of the side-stream location and the side-stream value on the optimal entrainer flowrate in thermally coupled extractive distillation columns // Theor. Found. Chem. Eng. 2023. V. 57. P. 165.
