Диссертация (1090890), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

В работе в качестве РА был рассмотрен рядуглеводородов (предельные, непредельные, ароматические), кипящих в пределах от 36 до 175 °С (табл. 4.4) [175].Математическое моделирование фазовых равновесий. Как и ранее, длямоделирования фазового равновесия жидкость-жидкость-пар и проведениядальнейших расчетов ректификации выбрано уравнение локальных составовNRTL и использованы параметры бинарного взаимодействия, содержащиеся вбазе данных специализированного программного комплекса (табл. П4.1). Адекватность математической модели проверялась сравнением полученных расчетных данных по азеотропии со справочными экспериментальными данными: длясистем этанол – вода – РА (табл. 4.5, 4.6), для систем пропанол – вода – РА(табл.4.7, 4.8). В табл. 4.5 – 4.8 представлены номера компонентов из табл.

4.4,для которых имеется необходимая для оценки качества описания информация.Таблица 4.4.Наличие экспериментальных данных по азеотропии и фазовому равновесию в бинарных составляющих этанол (вода) – РА, атакже параметров уравнения NRTL в специализированном программном комплексе№компонента12345678910111213141516171819202122Наименованиекомпонента(РА)н-пентантранс-2-пентен2-метил-2-бутен(триметилэтилен)3-метил-1,2-бутадиен3,3-диметил-1-бутенциклопентан3-метил-1-пентен2,3-диметилбутан2-метилпентан3-метилпентанн-гексанметилциклопентан2,2-диметилциклопентанбензолциклогексан2,3-диметилпентан3-метилгексан3-этилпентатн-гептан2,2,4-триметилпентан(изооктан)метилциклогексан2,2-диметилгексанФормула Ткип, °СНаличие экспериментальных данных по азеотропии(АЗ), парожидкостному равновесию (ПЖР), равновесию жидкость-жидкость (Ж-Ж) [24,158]этанол – РАпропанол – РАвода – РАНаличие параметров уравненияNRTL в базе программногокомплексаэтанол – пропанол – вода –РАРАРА++-C5H12C5H1036,0536,34ПЖР, АЗ-ПЖР-Ж-Ж, АЗ-C5H1038,5ПЖР, АЗ-Ж-Ж, АЗ+-+C5H8C6H12C5H10C6H12C6H14C6H14C6H14C6H14C6H12C7H16C6H6C6H12C7H16C7H16C7H16C7H1640,8341,2449,2754,2457,9360,2163,1968,7371,8179,2180,1380,7889,7791,6893,3698,4ПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗсвойствасвойстваПЖР, АЗАЗ, свойстваПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗЖ-ЖЖ-ЖЖ-ЖЖ-ЖПЖР, АЗ, Ж-ЖЖ-ЖЖ-ЖПЖР, АЗ, Ж-ЖПЖР, Ж-Ж, АЗЖ-ЖЖ-ЖПЖР, Ж-Ж, АЗ+++++++++++++++++++C8H1899,1ПЖР, АЗПЖР, АЗЖ-Ж, АЗ+++C7H14C8H18100,73106,79ПЖР, АЗ-ПЖР, АЗ-Ж-Ж, АЗ-+-+-+-112Продолжение таблицы 4.4.№компонента232425262728293031323334353637383940Наименованиекомпонента(РА)толуол2,3,4-триметилпентан3-метилгептан2-метилгептанн-октан2,4,4-триметилгексан2,2-диметилгептанэтилбензолп-ксиленм-ксилен2,2,4-триметилгексано-ксиленн-нонан3,3,5-триметилгептанн-пропилбензол1,3,5-триметилбензол(мезитилен)1,2,4-триметилбензолн-деканФормула Ткип, °СНаличие экспериментальных данных по азеотропии(АЗ), парожидкостному равновесию (ПЖР), равновесию жидкость-жидкость (Ж-Ж) [24,158]этанол – РАпропанол – РАвода – РАНаличие параметров уравненияNRTL в базе данных программного комплексаэтанол – пропанол – вода –РАРАРА++++++++++++++++++++C7H8C8H18C8H18C8H18C8H18C9H20C9H20C8H10C8H10C8H10C9H20C8H10C9H20C10H22C9H12110,68113,46119117,6125,69130,65132,75136,17138,37139,1126,56144,29150,66155,76159,2ПЖР, АЗПЖР, АЗПЖРПЖРПЖРПЖРПЖР-ПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР, АЗПЖР (Т=const)ПЖР (Т=const)ПЖР-ПЖР, Ж-Ж, АЗЖ-ЖЖ-ЖПЖР, Ж-Ж, АЗПЖР, Ж-Ж, АЗЖ-ЖПЖР, Ж-Ж, АЗПЖР, Ж-Ж, АЗЖ-Ж, АЗПЖР, Ж-ЖC9H12164,68свойстваПЖР (Т=const)ПЖР, Ж-Ж, АЗ-++C9H12C10H22169,52174,31ПЖР, Ж-ЖПЖРЖ-ЖПЖР, Ж-Ж, АЗ++++113Таблица 4.5.Сравнение экспериментальных и расчетных данных по составам и температурам кипения бинарных азеотропов при101,3 кПа тройной смеси этанол – вода – РА№компонентаТкип бинарного азеотропа, °Сэтанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]Наименованиекомпонента(РА)ФормулаТкип,°С1н-пентанC5H1236,0534,334.1534.634.4632-метил-2-бутен(триметилэтилен)C5H1038,537,436.9536.636.636циклопентанC5H1049,2744,744.7782,3-диметилбутанC6H1457,9351,550.8792-метилпентанC6H1460,2153,152.49103-метилпентанC6H1463,1954.054.4111н-гексанC6H1468,7358,458.3561.661.4312метилциклопентанC6H1271,8160,360.52нетданных63.6314бензолC6H680,1367,767,7169,2569,3515циклогексанC6H1280,7864,864,9269,569,4919н-гептанC7H1698,471.071.479.279.32202,2,4-триметилпентан(изооктан)C8H1899,172,471.3678.879.25нетданныхнетданныхнетданныхнетданных46.1553.2155.0457.33Состав бинарного азеотропаэтанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]0.07620.10060.05380.05390.92380.89940.94620.94610.090.10230.0650.0610.910.89770.9350.9390.1510.1699нет0.10040.8490.8301данных0.89960.240.2457нет0.14270.760.7553данных0.85730.2510.2649нет0.15580.7490.7351данных0.8442нет0.2893нет0.1738данных0.7107данных0.82620.3410.33820.2210.21020.6590.66180.7790.78980.

3610.345нет0.23230.6390.655данных0.76770,450,44520,2960,2990,550,55480,7040,7010,4450,44120,30,3010,5550,55880,70,6990.630.65220.450.45470.370.34780.550.54530.6420.63620.4420.45360.3580.36380.5580.5464114Продолжение таблицы 4.5.Ткип бинарного азеотропа, °Сэтанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]№компонентаНаименованиекомпонента(РА)ФормулаТкип,°С21метилциклогексанC7H14100,7371.9572.0481.080.0423толуолC7H8110,6876.676.8685.084.5327н-октанC8H18125,6977.076.9989.689.5730этилбензолC8H10136,1792.092.1831п-ксиленC8H10138,3791.092.4132м-ксиленC8H10139,192.092.6834о-ксиленC8H10144,2993.693.6735н-нонанC9H2095.094.86381,3,5-триметилбензол(мезитилен)C9H1296.096.6140н-деканC10H2297.297.55нетазеотропанетазеотропа77.878.22нетазеотропанет150,66данныхнет164,68азеотропанет174,31данныхСостав бинарного азеотропаэтанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]0.650.653нет0.46820.350.347данных0.53180.810.81010.550.55970.190.18990.450.44030.850.8766нет0.68060.150.1234данных0.31940.74380.7507нет азеотропа0.25620.24930.750.7573нет азеотропа0.250.24270.92890.93630.76670.76500.07110.06370.23330.2350нетнет0.7938азеотропаданных0.2062нет0.8320.8281данных0.1680.1719нетнет0.8843азеотропаданных0.1157нетнет0.9153данныхданных0.0847115116Таблица 4.6.Сравнение экспериментальных и расчетных данныхпо составам и температурам кипения тройных и четырехкомпонентныхазеотропов при 101,3 кПа№компонента1114151920212314, 1514, 1914, 20Наименованиекомпонента (РА)Температура, °Сэксп.расч.[24,158]Тройные азеотропыСостав азеотропа, мол.д.эксп.расч.[24,158]Эн-гексан5656.32ВРАЭбензол64.8664.02ВРАЭциклогексан62.662.39ВРАЭн-гептан68.869.05ВРАЭ2,2,4-триметилпентан69.168.91В(изооктан)РАЭметилциклогексан69.5969.35ВРАЭтолуол74.473.85ВРАЧетырехкомпонентные азеотропыЭВбензол61.9961.9циклогексанРА1РА2ЭВбензол64.7964.02гептанРА1РА2ЭбензолВ2,2,4-триметилпентан64.6863.94РА1(изооктан)РА20.

2740.1120.6140.2280.23330.53870.26870.16750.56380.43080.20370.36550.4360.2050.3660.4180.2240.3500.39710.32930.27360.25720.10990.63290.2810.19140.52760.32130.15170.52710.45800.18720.35460.44070.19210.36730.45510.19450.35050.46710.27310.25960.25270.20320.15680.38730.23830.22160.46910.07090.23500.22310.47230.07400.28570.16900.19700.35530.28260.19070.51660.01010.28340.18920.48500.0423Таблица 4.7.Сравнение экспериментальных и расчетных данных по составам и температурам кипения бинарных азеотропов при101,3 кПа тройной смеси пропанол – вода – РА№компонентаНаименованиекомпонента(РА)Ткип бинарного азеотропа, °Спропанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]нетнет36,0534.634.46данных азеотропанетнет49,2748.3846.15данныхданныхТкип,Формула°С1н-пентанC5H126циклопентанC5H1011н-гексанC6H1468,7365.865.8761.661.4312метилциклопентанC6H1271,8167.766.85нетданных63.6314бензолC6H680,137677.0369,2569,3515циклогексанC6H1280,7874.774.6669,569,4919н-гептанC7H1698,484.584.5979.279.32202,2,4-триметилпентан(изооктан)C8H1899,185.384.5678.879.2521метилциклогексанC7H14100,738685.678180.0423толуолC7H8110,6892.592.38584.5327н-октанC8H18125,6993.993.9589.689.57Состав бинарного азеотропапропанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]нетнет0.05380.0539данныхазеотропа0.94620.9461нет дан0.0698нет0.1004ных0.9302данных0.89960.1570.17160.2210.21020.8430.82840.7790.78980.17290.1949нет0.23230.82710.8051данных0.76770.210.22720,2960,2990.790.77280,7040,7010.2410.24320,30,3010.7590.75680,70,6990.460.44680.450.45470.540.55320.550.54530.4710.46080.4420.45360.5290.53920.5580.54640.46320.4566нет0.46820.53680.5434данных0.53180.6160.6320.550.55970.3840.3680.450.44030.8160.7437нет0.68060.1840.2563данных0.3194117Продолжение таблицы 4.7№компонентаНаименованиекомпонента(РА)Ткип,Формула°СТкип бинарного азеотропа, °Спропанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]Состав бинарного азеотропапропанол - РАвода - РАэксп.эксп.расч.расч.[24,158][24,158]0.950.93580.74380.750789.570.050.06420.25620.2493нет0.95700.750.757392.18данных0.04300.250.2427нет0.95720.76670.765092.41данных0.04280.23330.2350нетнетнет0.793892.68данныхазеотропа данных0.20620.96690.8320.828193.67 нет данных0.03310.1680.171930этилбензолC8H10136,1731п-ксиленC8H10138,3732м-ксиленC8H1034о-ксиленC8H1035н-нонанC9H20381,3,5триметилбензол(мезитилен)C9H12164,68нетазеотропа9696.61нетазеотропанетданных0.88430.1157н-деканC10H22174,31нетазеотропа97,297,55нетазеотропанетданных0.91530.08474096.8597.04нет97.13данныхнет139,197.13данныхнетнет144,29данных азеотропанет150,6697.14данных89.692919293.6118119Таблица 4.8Сравнение экспериментальных и расчетных данных по составам итемпературам кипения тройных азеотропов при 101,3 кПа смеси пропанол –вода – РАТемпература, °Сэксп.расч.[24,158]№компонентаНаименованиекомпонента (РА)11н-гексан59.9561.3414бензол68.568.9615циклогексан66.668.2523толуол80.0580.09Состав азеотропа, мол.д.эксп.расч.[24,158]П0.04НетВ0.1876данныхРА0.7724П0.08900.0797В0.28380.2690РА0.62720.6513П0.09900.1208В0.28060.2384РА0.62050.6408П0.2592НетВ0.4204данныхРА0.3203Анализ соотношения температур кипения азеотропов и чистых компонентов позволил определить типы особых точек, число областей дистилляции ивыделить сепаратрические многообразия.

Для рассматриваемых РА характерныструктуры фазовых диаграмм трех типов: 3.2.0-2в, 3.3.1-2 и 3.2.1-2в. На рис. 4.3приведены диаграммы для систем пропанол – вода – РА (вещества (а): 1, 6.;вещества (б): 11-15, 19, 21, 23, 27, 30-32, 34, 35, 38, 40); этанол – вода – РА (вещества (б): 1, 3, 6, 8-12, 14, 15, 19-21, 23, 27; вещества (в): 30, 32, 35).а)б)Рис. 4.3. Структура фазовой диаграммы системы спирт – вода – РАв)120Будем в дальнейшем для водных смесей обоих спиртов рассматриватьРА, образующие фазовую диаграмму класса 3.3.1-2. Принципиальная схемакомплекса гетероазеотропной ректификации с обозначением потоков приведена на рис.

4.4.Рис. 4.4. Принципиальная схема комплекса гетероазеотропной ректификацииВ дальнейших рассуждениях принято допущение, что состав дистиллатного потока первой колонны – состав тройного гетероазеотропа; состав дистиллатного потока второй колонны принадлежит сепаратрисе; концентрация водыв кубе первой колонны равна нулю, а концентрация в кубе второй колонныравна единице.Ориентация на четкие заданные разделения в ректификационных колоннахобусловлена наименьшими в этом случае количествами рецикловых потоков[176, 177]. В отличие от случаев, представленных в работе [178], балансовая задача схемы (рис. 4.4) полностью определена.Особенности функционирования комплекса ГАР определяются:- содержанием воды в тройном гетероазеотропе;- положением ноды жидкость-жидкость относительной сепаратрисы;- распределением компонентов в равновесных жидких слоях.Указанные свойства систем находят непосредственное отражение в балансовых соотношениях (количество добавляемого вещества; количества жидких121слоев во флорентийском сосуде; соотношение количеств отборов дистиллата(D) и кубового продукта (W)).Выявим взаимосвязь физико-химических особенностей систем этанол(пропанол) – вода – РА и балансовых соотношений комплекса гетероазеотропной ректификации.Рассмотрим несколько пространственных контуров.Колонна K2.Назначение колонны - выделение воды в кубовом потоке заданного качества.

Характеристики

Список файлов диссертации