Видно, что структурой, обладающей минимальным энергопотреблением оказывается для состава питания ЦГ – Б – ЭБ = 10-80-10% мол. – схема 1-3, состоящая из одной сложной колонны с двумя укрепляющими секциями, представленная на рис.33.

Рис.33. Оптимальные технологические схемы разделения класса Ф.

На рис.34 представлены профили температур и расходов жидкости и пара по высоте ректификационной колонны, содержащей две боковые секции (схема 1-3) Ф для состава ЦГ – Б – ЭБ = 10 – 80 – 10% мол.

Рис.34. Профили температуры и потоков жидкости и пара сложной колонны, содержащей два боковых отбора. Состав исходного питания ЦГ – Б – ЭБ = 10 – 80 – 10% мол.

Проведем количественное сравнение энергопотребления схем различных классов структур, для этого обратимся к табл.24. Здесь проведено сопоставление суммарных энергозатрат схем-прообразов и соответствующих им схем-образов, а также энергопотребление колонн технологических схем, которые подвергались непосредственно трансформации при синтезе структур. Так, например, для схемы 1 сравнивались нагрузки на кипятильники двухотборных колонн 1 и 2 для прообраза и соответствующей им сложной колонны 1 с боковой укрепляющей секцией для схемы-образа.

Таблица 24. Результаты сравнения энергопотребления технологических схем

Таблица 25. Результаты сравнения энергопотребления для трансформируемых комплексов колонн.

Видно, что экономия энергозатрат в некоторых случаях существенна и превышает 10% -ую величину. Особенно явно это видно при сравнении энергопотребления колонн, участвующих в трансформации схем–прообразов в схемы–образы.

Таким образом, нами была рассмотрена экстрактивная ректификация азеотропной смеси циклогексан – бензол – этилбензол с использованием анилина в качестве разделяющего агента. Для осуществления разделения синтезированы схемы, принадлежащие разным классам, одни из них – это схемы, состоящие из двухотборных колонн, другие – схемы, содержащие сложные колонны с боковыми секциями. Последние относятся к структурам с частично связанными тепловыми и материальными потоками, позволяющие снизить энергопотребление за счет приближения к термодинамической обратимости. Связывание секций колонн потоками определенным образом позволяет отказаться от наличия кипятильников или дефлегматоров для боковых секций, которые являются источниками термодинамической необратимости. В целом организация разделения в колоннах со связанными потоками приводит к снижению энергозатрат. В ходе работы нами была показана эффективность использования таких структур по сравнению с традиционными двухотборными экстрактивными комплексами.

Выводы

Для разделения смеси бензол – циклогексан – этилбензол – анилин методом экстрактивной ректификации синтезированы технологические схемы, принадлежащие различным классам структур: схемы из двухотборных колонн и схемы, содержащие сложные колонны с боковыми секциями.

Проведена параметрическая оптимизация полученных технологических схем ректификации по критерию минимальных энергозатрат на разделение. В результате для каждой структуры найден набор параметров, обеспечивающих минимальное энергопотребление – температура, уровень ввода и расход экстрактивного агента, положение тарелок питания ректификационных колонн, для схем содержащих боковые секции – также количество и положение бокового отбора.

В результате анализа полученных результатов, выявлено, что применение схем с частично связанными тепловыми и материальными потоками (схем со сложными колоннами с боковыми секциями) позволяет снизить затраты на разделение (в данном случае для энергопотребления схем в целом экономия может превышать 10%).

Для разделения смеси бензол – циклогексан – этилбензол фиксированного состава (бензол: циклогексан: этилбензол = 10: 80: 10%мол) оптимальной по энергопотреблению является структура из одной сложной колонны, с двумя боковыми секциями.

Список использованной литературы

1. Серафимов Л.А. Технология разделения азеотропных смесей (дополнительная глава) в кн. Свентославский В. Азеотропия и полиазеотропия. - М.: “Химия”, 1968, 186 с.