Уравнение Антуана представлено в виде:

LgP=A–(B/C+T), где Р– давление в мм.рт.ст.; Т– температура в ОС; А,В,С– коэффициенты уравнения Антуана (таблица 3.3.).

Таблица 3.3.

Коэффициенты уравнения Антуана.

3.3. Подготовка красчетному эксперименту.

Наша работа основана на исследованиях, проведённых автором [2]. В работе был исследован процесс экстрактивной ректификации смеси толуол– этилцеллозольв состава, близкого к азеотропному, с легкокипящим разделяющим агентом (метилэтилкетон). На основании теоретического обоснования, было высказано предположение, что возможны два варианта проведения процесса (с разновысотной подачей агента и смеси, и с однотарелочной подачей). Проведенные эксперименты (по колонне экстрактивной ректификации) подтвердили правильность этого предположения.

Для проверки адекватности описания данной системы и возможности проведения дальнейших расчетов в программном комплексе PRO/II, по данным работы [2] был проведен проверочный эксперимент. Результаты и схема приведены ниже.

аб

Рис.3.1. Колонна с разновысотной (а) и однотарелочной (б) подачей смеси и разделяющего агента.

Таблица 3.4.

Режим и результаты лабораторных опытов и расчетов (смесь МЭК– Т– ЭЦ ).

где n, l и m– число теоретических тарелок в укрепляющей, реэкстракционной и исчерпывающей секциях.

Нужная воспроизводимость была достигнута, что позволило нам продолжить дальнейшие расчеты.

3.4. Расчетный эксперимент.

3.4.1. Оптимизация комплекса из двух простых двухсекционных колонн.

При фиксированном количестве, составе, температуре исходной смеси энергозатраты в кубах колонн определяются несколькими параметрами, а именно: флегмовыми числами в колонне экстрактивной ректификации и колонне регенерации агента, температурой и расходом экстрактивного агента.

Флегмовые числа в колоннах зависят от положения тарелок питания и подачи агента.

В колонну экстрактивный агент обычно подают при температуре кипения. Проведенные ранее расчеты для экстрактивной ректификации показали, что с увеличением температуры подачи агента в колонну, энергозатраты в кипятильнике снижаются. С другой стороны, чем при более высокой температуре агент подается в экстрактивную колонну, тем меньше тепла можно получить за счет его охлаждения. Таким образом, для точного определения температуры подачи агента в колонну, необходимо провести технико-экономический расчет схемы. На данном этапе для снижения размерности задачи оптимизации мы приняли ТЭА=80ºC (температура кипения экстрагента, подаваемого в колонну). Это позволит использовать его тепло в производственных нуждах, например для подогрева исходной смеси.

Таким образом, для обеспечения минимальных энергозатрат в кубе основной колонны нам необходимо найти оптимальное сочетание следующих рабочих параметров процесса:

1) удельный расход экстрактивного агента;

2) положение тарелок питания;

3) положение тарелки подачи экстрактивного агента.

Так как все эти параметры взаимосвязаны между собой, мы проводили расчеты в несколько этапов. Количество исходной смеси составило 100 кг/ч, концентрация этилцеллозольва в питании 27,4% массовых. Эффективность основной колонны– 26 т.т., эффективность колонны регенерации– 23 т.т. Концентрация этилцеллозольва в продуктовом потоке - 99,0% масс., хлороформа– 99,0% масс., ДМФА– 99,0% масс Расчет фазового равновесия проводили по модели Вильсона, параметры которой приведены выше.

Сначала мы провели расчет, целью которого было определение оптимального положения тарелок питания и отбора при соотношении F:ЭА = 1:3,5 и количестве БО=150 кг/час.