Применение фракционирования и экстрактивной ректификации для разделения смеси бутилпропионат–пропионовая кислота–бутилбутират–масляная кислота

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Разработана принципиальная технологическая схема разделения на индивидуальные компоненты смеси бутилпропионат–пропионовая кислота–бутилбутират–масляная кислота, содержащая колонну фракционирования и комплексы экстрактивной ректификации биазеотропных составляющих бутилпропионат–пропионовая кислота и бутилбутират–масляная кислота с применением сульфолана в качестве разделяющего агента. Проведено исследование взаимного хода различных изомногообразий в производных разделительных системах бутилпропионат–пропионовая кислота–сульфолан и бутилбутират–масляная кислота–сульфолан и установлено, что их расположение является благоприятным для проведения процесса экстрактивной ректификации. На основе анализа диаграмм относительной летучести компонентов биазеотропных смесей в присутствии сульфолана выбрано соотношение количеств разделяющего агента и исходной смеси, необходимое для реализации разделения. Определены параметры работы колонн схемы, обеспечивающие чистоту индивидуальных компонентов не менее 0.9950 мол. д. с минимальными энергетическими затратами в кипятильниках колонн.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Т. В. Челюскина

МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова)

Author for correspondence.
Email: chelyuskina@mirea.ru
Russian Federation, Москва

Ф. Н. Бедретдинов

МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова)

Email: chelyuskina@mirea.ru
Congo, Москва

С. А. Потемин

МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова)

Email: chelyuskina@mirea.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А., Тимошенко А.В. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Высшая школа, 2010.
  2. Жаров В.Т., Серафимов Л.А. Физико-химические основы дистилляции и ректификации. Л.: Химия, 1975.
  3. Фролкова А.К., Фролкова А.В., Раева В.М., Жучков В.И. Особенности ректификационного разделения многокомпонентных смесей // Тонкие химические технологии. 2022. Т. 17. № 2. С. 87.
  4. Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы. М.: ВЛАДОС, 2010.
  5. Фролкова А.В., Пешехонцева М.Е., Гаганов И.С. Промежуточное заданное разделение при ректификации четырехкомпонентных смесей // Тонкие химические технологии. 2018. Т. 13. № 3. С. 41.
  6. Пешехонцева М.Е., Маевский М.А., Гаганов И.С., Фролкова А.В. Области энергетического преимущества схем разделения смесей, содержащих компоненты с близкими летучестями // Тонкие химические технологии. 2020. Т. 15. № 3. С. 7.
  7. Заббаров Р.Р., Гончарова И.Н., Рахматуллин Р.Р. Основные продукты нефтехимического синтеза для получения поверхностно-активных веществ. Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2017.
  8. Волгодонский историко-экологический музей. Официальный сайт. [Электронный ресурс]. URL: http://veimmuseum.ru/construction_vhz.php (дата обращения: 29.09.2023).
  9. Официальный сайт компании Beijing Amethyst Fine Chemical Technology Co., Ltd. [Электронный ресурс]. URL: www.zijingshi.com.cn (дата обращения: 29.09.2023).
  10. Официальный сайт компании Zhengzhou Yizhiyuan Chemical Products Co., Ltd. [Электронный ресурс]. URL: www.sinochemmaterial.com (дата обращения: 29.09.2023).
  11. Официальный сайт компании Polystar Engineering Plastics (Shanghai) CO., LTD. [Электронный ресурс]. URL: www.polystar-china.com/cnaboutpolystar.asp (дата обращения: 29.09.2023).
  12. Официальный сайт компании Shandong Xingshi Chemical Sales Co., Ltd. [Электронный ресурс]. URL: http://www.xshgchem.com (дата обращения: 29.09.2023).
  13. Renon H., Prausnitz J.M. Local compositions in thermodynamic excess functions for liquid mixtures // AIChE J. 1968. V. 14. № 1. P. 135.
  14. Митюшкина И.А. Разделение бинарных биазеотропных смесей с использованием дополнительных веществ различной летучести. Дис. … канд. техн. наук. М.: МИТХТ, 2011.
  15. Челюскина Т.В. Теоретические основы ректификационного разделения биазеотропных смесей. Дис. … докт. техн. наук. М.: МИТХТ, 2011.
  16. Hayden J.G., O’Connell J.P. A generalized method for predicting second virial coefficients // Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 1975. V. 14. № 3. P. 209.
  17. Челюскина Т.В., Бедретдинов Ф.Н., Пронина Д.С. Исследование структуры фазовой диаграммы жидкость-пар системы бутилпропионат–пропионовая кислота–бутилбутират–масляная кислота // Теорет. основы хим. технологии. 2016. Т. 50. № 6. С. 657.
  18. Chelyuskina T., Bedretdinov F., Pronina D. Mathematical modeling of vapor-liquid equilibrium of industrial mixture butyl propionate–propionic acid–butyl butyrate–butyric acid // Proceed. of the 43rd Intеrnational Conference of Slovak Society of Chemical Engineering. Tatranske Matliare, 2016. P. 129.
  19. Бедретдинов Ф.Н., Прудников С.А., Челюскина Т.В. Математическое моделирование процесса экстрактивной ректификации смеси бутилпропионат–пропионовая кислота // Химия и технология органических веществ. 2021. Т. 4. № 20. C. 32.
  20. Челюскина Т.В., Бедретдинов Ф.Н. Математическое моделирование экстрактивной ректификации смеси бутилбутират–масляная кислота // Теорет. основы хим. технологии. 2016. Т. 50. № 5. С. 516.
  21. Гайле А.А., Сомов В.Е. Сульфолан. Получение, свойства и применение в качестве селективного растворителя. 2-е изд., испр. и доп. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2014.
  22. Wittig R., Lohmann J., Gmehling J. Vapor-liquid equilibria by UNIFAC group contribution. 6. Revision and extension // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. V. 42. № 1. P. 183.
  23. Полковниченко А.В., Челюскина Т.В. Ректификационное разделение промышленной смеси изобутилацетат–уксусная кислота–изоамилацетат // Теорет. основы хим. технологии. 2023. Т. 57. № 4. С. 433.
  24. Анохина Е.А., Грачева И.М., Акишин А.Ю., Тимошенко А.В. Разделение смеси ацетон–хлороформ–н-бутанол с применением экстрактивной ректификации в схемах из двухотборных колонн // Тонкие химические технологии. 2017. Т. 12. № 5. С. 34.
  25. Preißinger U., Ränger L.-M., Grützner T. Design considerations of a simplified multiple dividing wall column pilot plant // ChemEngineering. 2019. V. 3. № 2. P. 34.
  26. Ränger L.-M., von Kurnatowski M., Bortz M., Grützner T. Multi-objective optimization of dividing wall columns and visualization of the high-dimensional results // Comput. ChemEngineering. 2020. V. 142. 107059.
  27. Ränger L.-M., Grützner T. Shortcut method for initialization of dividing wall columns and estimating Pareto optimal NQ curves // ChemEngineering. Technol. 2021. V. 44. № 10. P. 1919.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Concentration simplex of the butylpropionate–propionic acid–butylbutyrate–butyric acid system with separating surfaces

Download (153KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Basic technological scheme of separation into individual components of a mixture of butylpropionate–propionic acid–butylbutyrate–butyric acid: 1 – fractionation column operating in the mode of intermediate preset separation; 2, 4 – ER columns; 3, 5 – RA regeneration columns.

Download (139KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of energy costs in the Qreb boiler on the number of plates N in the fractionation column.

Download (282KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The relative position of various isomorphs (single aBP-PK lines - solid bold line, pseudo–ideal lines – dashed line) in the concentration triangle of the BP–PK–SF system at a pressure of 300 mmHg.

Download (365KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The relative position of various isomorphs (single aBB-MK lines are a solid bold line, pseudo-ideal lines are a dashed line, and Bancroft isothermal isobars are a dotted line) in the concentration triangle of the BB–MK–SF system at a pressure of 300 mmHg.

Download (361KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Stroke of aBP-PK lines in the presence of SF at a pressure of 300 mmHg.

Download (430KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The course of aBB-MK lines in the presence of CF at a pressure of 300 mmHg.

Download (395KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences