Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология продуктов органического синтеза

Диссертационная работа:

Иванова Людмила Викторовна. Разработка термодинамически эффективных схем ректификации многокомпонентных промышленных смесей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.04.- Москва, 2005.- 166 с.: ил. РГБ ОД, 61 05-5/4174

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

1 Литературный обзор 7

1.1 Алгоритмы синтеза энергосберегающих технологий 7

  1. Синтез множества технологических схем разделения, состоящих нз 8 двухотборных колонн

  2. Синтез множества технологических схем разделения, содержащих 16 сложные колонны

  1. Комплексы ректификационного разделения, основанные на принципе 23 термодинамической обратимости

  2. Производство энтропии в процессе ректификации 26

  3. Сопоставительный анализ схем ректификационного разделения 32 зеотропных смесей, содержащих сложные колонны

  4. Разделение неидеальных смесей экстрактивной ректификацией 41

Постановка задачи 49

  1. Объекты и методы исследования 51

  2. Разделение зеотропной смеси бензол - этилбензол - н-пропилбензол в 61

комплексах со связанными тепловыми и материальными потоками

4 Синтез схем экстрактивной ректификации 70

  1. Схемы, содержащие двухотборные колонны 70

  2. Схемы, содержащие сложные колонны с боковыми секциями 84

5 Параметрическая оптимизация процесса экстрактивной ректификации смеси 89

циклогексан - бензол - этилбензол

  1. Тепловой баланс экстрактивного комплекса 89

  2. Схема экстрактивной ректификации из двухотборных колонн 92

  3. Схема, содержащая сложную колонну с боковой секцией 102

6 Обсуждение полученных результатов 114

  1. Разделение смеси циклогексан - бензол - этилбензол 114

  2. Разделение смеси ацетон - хлороформ - н-бутанол - ДМФА 132

  3. Изокритериальные многообразия в концентрационном симплексе 137 исходных составов питания азеотропной смеси циклогексан-бензол-этилбензол

6,5 Термодинамическая эффективность процесса ректификации смеси 141
циклогексан - бензол - этилбензол

Выводы 152

Список использованных источников 154

Введение к работе:

Процессы разделения многокомпонентных смесей органических продуктов являются одними из самых сложных и энергоемких процессов в химической и нефтехимической промышленности. Их эффективность зачастую определяет экономику производства в целом. Это связано с такими особенностями процессов как многотоннажность и непрерывность. Поэтому даже незначительное улучшение их количественных показателей (снижение энергопотребления и капитальных затрат, повышение качества товарных продуктов и др.) дает значительную экономическую выгоду. С другой стороны, поливариантность организации процесса порождает сложную проблему выбора оптимального технологического решения. Решению этой задачи посвящено достаточно большое количество работ различных авторов, в которых предложены методы, позволяющие на основе эвристических правил и строгих алгоритмов синтезировать оптимальную структуру технологической схемы.

К настоящему времени достаточно подробно исследованы вопросы оптимизации технологических схем ректификации многокомпонентных зеотропных смесей для фиксированных составов исходного питания по критерию минимальных энергозатрат. Однако в отношении разделения сложных азеотропных систем эта задача практически не решена. Несмотря на широкий ассортимент методов разделения таких смесей, незатронутой остается проблема структурной оптимизации, явно недостаточно исследована проблема синтеза множества технологических схем разделения.

На сегодняшний день наиболее эффективным процессом разделения является процесс термодинамически обратимой ректификации. Этот процесс является теоретической моделью и на практике в силу ограничений не может быть осуществлен. Однако изучение такого процесса, с одной стороны, позволяет глубже понять особенности любого реального процесса ректификации, а с другой стороны, указывает направление, в котором желательно изменять процесс обычной ректификации для улучшения ее термодинамической эффективности.

В связи с этим актуальной задачей является разработка схем разделения с максимальной степенью приближения процесса к термодинамически обратимому. Такими являются схемы ректификации со связанными тепловыми и материальными

потоками. В работе предложено использовать данный подход для разделения как зеотропных, так и азеотропних смесей с целью снижения энергозатрат на разделение.

Цель работы.

Настоящая работа посвящена поиску структурно оптимальных технологических схем разделения зеотропной и сложных азеотропных смесей на основе приближения к термодинамически обратимой ректификации; выявлению закономерностей трансформации структуры технологической схемы разделения зеотропной смеси от исходного состава питания; разработке методов синтеза схем экстрактивной ректификации; оценке эффективности использования комплексов с частично и полностью связанными тепловыми и материальными потоками как элементов схем разделения.

Для достижения поставленных целей в работе использованы методы графовой трансформации структур технологических схем ректификации, теория графов, топологический анализ, математическое моделирование схем ректификации и расчетный эксперимент.

Научная новизна,

Разработан алгоритм синтеза схем экстрактивной ректификации многокомпонентных азеотропных смесей, основанный на использовании в качестве прообразов схем ректификации многокомпонентных зеотропных смесей.

Определены работоспособные структуры экстрактивной ректификации для всех типов фазовых диаграмм трехкомпонентных азеотропных смесей.

Для разделения азеотропных смесей методом экстрактивной ректификации показано существование концентрационных подмножеств, в каждом из которых оптимальна своя технологическая схема; для разделения зеотропной смеси определено расположение изокритериальных многообразий для набора структур, включающего схему с полностью связанными тепловыми и материальными потоками.

Показано, что термодинамическая эффективность, основанная на количестве произведенной энтропии, коррелирует с энергозатратами технологических схем разделения и для процессов экстрактивной ректификации.

Выявлена преемственность в эффективности схем экстрактивной ректификации при переходе от схем - прообразов из двухотборных колонн к схемам - образам из многоотборных колонн.

Практическая значимость. Для фракции, содержащей смесь бензола и алкилбензолов (бензол — этилбензол

- н-пропилбензол), предложены технологические схемы разделения из простых
двухсекционных колонн, а также схемы с частично и полностью связанными
тепловыми и материальными потоками, обеспечивающие минимальные
энергозатраты на разделение для любого исходного состава питания.

Для разделения смеси циклогексан - бензол - этилбензол, входящей в состав пироконденсата, а также фракции сырого бензола при переработке угля, разработаны схемы экстрактивной ректификации, обладающие минимальными энергозатратами.

Для автоэкстрактивной ректификации смеси растворителей ацетон - хлороформ

- н-бутанол - диметилформамид (ДМФА) разработана энергосберегающая схема
разделения, содержащая сложную колонну с боковой укрепляющей секцией.

Выявлено, что наличие корреляции между энергозатратами на разделение и величиной производимой энтропии позволяет для предварительных оценок термодинамической эффективности схем ректификации использовать данные об их энергопотреблении.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, постановки

задачи, шести глав, выводов и библиографического списка. Диссертация изложена на

166 страницах машинописного текста, содержит 33 таблиц, 62 рисунков и

библиографию из 145 наименований.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе представлен обзор литературы по методам синтеза

технологических схем ректификации. Изложены теоретические основы

термодинамически обратимого процесса, описаны ректификационные комплексы,

основанные на принципе термодинамической обратимости. Приведен

сопоставительный анализ схем разделения многокомпонентных зеотропных смесей в

последовательностях простых двухсекционных колонн и комплексах, содержащих

связанные тепловые и материальные потоки. Освещен ряд работ, связанных с оценкой термодинамической эффективности процессов ректификационного разделения, которая в свою очередь основывается на вычислении количества произведенной энтропии необратимого процесса. Рассмотрен процесс экстрактивной ректификации неидеальных смесей, изложено влияние различных факторов на его протекание.

В второй главе представлены объекты и методы исследования, приведены основные физико-химические свойства используемых веществ, параметры бинарного взаимодействия.

В третьей главе рассмотрен процесс ректификации зеотропной смеси бензол -этилбензол - н-протшбензол, выявлены критерии применимости структур с частично и полностью связанными тепловыми и материальными потоками.

Четвертая глава посвящена разработке алгоритма синтеза схем экстрактивной ректификации многокомпонентных азеотропных смесей. Представлен синтез как традиционных структур из последовательностей двухотборных ректификационных колонн, так и вполне новых - схем, содержащих сложные колонны с боковыми секциями.

В пятой главе описана процедура параметрической оптимизации, проводимой по критерию минимума энергозатрат, для одной из схем каждого класса структур.

В шестой главе представлено обсуждение полученных результатов. Для процесса экстрактивной ректификации выявлена энергетическая и термодинамическая эффективность применения схем со связанными тепловыми и материальными потоками.

Подобные работы
Бушина Дарья Ильинична
Особенности диаграмм фазового равновесия жидкость-пар и закономерности экстрактивной ректификации смесей органических веществ
Готлиб Виктор Абрамович
Свойства динамических систем ректификации азеотропных смесей продуктов органического синтеза
Фролкова Анастасия Валериевна
Физико-химические основы ректификации многокомпонентных азеотропных смесей
Желонкин Александр Валентинович
Разработка технологии получения метилбензилкетона гетерогенным ацидолизом смеси уксусной и фенилуксусной кислот
Ву Там Хюэ 0
Разработка технологии регенерации органических растворителей из водной смеси
Пикалов Сергей Геннадьевич
Исследование и разработка оптимальных технологических режимов и схем фракционирования нефтегазоконденсатных смесей
Попадин Николай Владимирович
Разработка и исследование рациональных технологических схем и режимов ректификации газоконденсатного сырья : На примере Астраханского газоперерабатывающего завода
Шагивалеев Альберт Аухатович
Ректификация смеси этанол-вода в прямоточно-вихревых аппаратах с тангенциально-пластинчатыми завихрителями
Дорожинский Януш
Приложение к диссертационной работе "Новые алгоритмы исследования и расчета ректификации многокомпонентных смесей"
Дорожинский Януш
Новые алгоритмы исследования и расчета ректификации многокомпонентных смесей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net