РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ ДИЭТИЛОВЫЙ ЭФИР + ГЕКСАН + ЭТИЛАЦЕТАТ + ЭТАНОЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ
Аннотация
Статья посвящена разработке схем разделения смеси растворителей производства дигидрокверцетина диэтиловый эфир + гексан + этилацетат + этанол на основе анализа структуры диаграммы парожидкостного равновесия. Фазовое равновесие в системе диэтиловый эфир + гексан + этилацетат + этанол исследовано с применением математического моделирования в программе AspenPlus V.10.0. Параметры уравнения Non Random Two Liquid позволяют воспроизводить данные парожидкостного равновесия и азеотропные свойства системы с относительной ошибкой, не превышающей 5%. Показано, что система характеризуется наличием трех бинарных азеотропов (седловидного типа), а диаграмма дистилляционных линий разбивается на три области дистилляции двумя сепаратрическими поверхностями, порожденными азеотропами этилацетат – этанол и этилацетат – гексан. N-метил-2-пирролидон выбран в качестве растворителя для процесса экстрактивной ректификации на основе анализа литературы. Рассчитана селективность разделяющего агента и показано, что выбранный растворитель в разной степени оказывает влияние на относительную летучесть компонентов (повышает летучесть гексана и этилацетата относительно этанола, а также летучесть гексана относительно этилацетата). Предложены две схемы ректификационного разделения смеси, содержащие колонну выделения диэтилового эфира и два комплекса экстрактивной ректификации (разделение тройной смеси гексан + этилацетат + этанол). Схемы отличаются последовательностью выделения компонентов: гексан, этилацетат и этанол. Подобраны параметры работы колонн (число тарелок, тарелка питания, флегмовое число, соотношение количества исходной смеси и разделяющего агента) отвечающие минимальным энергозатратам и обеспечивающие получение веществ товарного качества. Выбран энергоэффективный вариант разделения.
Литература
Demin E.M., Proskurnina E.V., Vladimirov Yu.A. Antioxidant effects of dihydroquercetin and rutin in peroxi-dase reactions catalyzed by cytochrome C. Vestn. Mosk. Un-ta. Ser. 2. Khimiya. 2008. V. 49. N 5. P. 354-360 (in Russian).
Zsila F., Bikadi Z., Simonyi M. Probing the binding of the flavonoid, quercetin to human serum albumin by circular dichroism, electronic absorption spectroscopy and molecular modeling methods. Biochem. Pharmacol. 2003. V. 65. P. 447−456. DOI: 10.1016/s0006-2952(02)01521-6.
Rogozhin V.V., Peretolchin D.V., Rogozhina T.V. Investigation of the physical and chemical properties of di-hydroquercetin. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Priklad. Khim. Biotekhnol. 2012. N 1(2). P. 68-74 (in Russian).
Gerbaud V., Rodriguez-Donis I., Hegely L., Lang P., Denes F., You X.Q. Review of extractive distillation. Process design, operation, optimization and control. Chem. Eng. Res. Des. 2019. V. 141. P. 229. DOI: 10.1016/j.cherd.2018.09.020.
Frolkova A.K. Separation of azeotropic mixtures. Physical and chemical bases and technological techniques. M.: Gumanitar. Izd. tsentr VLADOS. 2010. 192 p. (in Russian).
Lei Z., Li C., Chen B. Extractive distillation: a review. Sep. Purif. Rev. 2007. V. 32. N 2. P. 121-213. DOI: 10.1081/SPM-120026627.
Anokhina E.A., Timoshenko A.V. Criterion of the energy effectiveness of extractive distillation in the partially thermally coupled columns. Chem. Eng. Res. Des. 2015. V. 99. P. 165-175. DOI: 10.1016/j.cherd.2015.03.006.
Anokhina E.A. Energy saving in the processes of extractive distillation. Vestn. MITHT im. M.V. Lomonosov. 2013. V. 8. N 5. P. 3-19 (in Russian).
Benyounes H., Shen W., Gerbaud V. Entropy flow and energy efficiency analysis of extractive distillation with a heavy entrainer. Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 53. N 12. P. 4778-4791. DOI: 10.1021/ie402872n.
Raeva V.M., Sazonova A.Y. Separation of ternary mixtures by extractive distillation with 1,2-ethanediol and glycerol. Chem. Eng. Res. Des. 2015. V. 99. P. 125-131. DOI: 10.1016/j.cherd.2015.04.032.
Frolkova A.V., Shashkova Y.I., Frolkova А.К., Mayevskiy М.A. Comparison of alternative methods for methyl acetate + methanol + acetic acid + acetic anhydride mixture separation. Tonkie Khim. Tekhnol. 2019. V. 14.
N 5. P. 51-60 (in Russian). DOI: 10.32362/2410-6593-2019-14-5-51-60.
Renon H., Prausnitz J.M. Local compositions in thermodynamic excess functions for liquid mixtures. AIChE J. 1958. 14. P. 135–144.
Ogorodnikov S.K., Lesteva T.M., Kogan V.B. Azeotropic mixtures. Guide. L.: Khimiya. 1971. 1407 p. (in Russian).
Gmehling J., Brehm A. Grundoperationen. Stuttgart: Thieme-Verlag. 1996. 140 p.
Fernández L., Pérez E., Ortega J., Canosa J., Wisniak J. Measurements of the excess properties and va-por−liquid equilibria at 101.32 kpa for mixtures of ethyl ethanoate + alkanes (from C5 to C10). J. Chem. Eng. Da-ta. 2010. V. 55. N 12. P. 5519-5533. DOI: 10.1021/je100832h.
Serafimov L.A. State of the art in the thermodynamic and topological analysis of phase diagrams. Theor. Found. Chem. Technol. 2009. V. 43. N 3. P. 268-278. DOI: 10.1134/S0040579509030051.
Serafimov L.A., Frolkova A.V., Medvedev D.V., Semin G.A. Determining the structure of the distillation line diagram from its geometric development for four-component mixtures. Theor. Found. Chem. Eng. 2012. V. 46. P. 120–127. DOI: 10.1134/S0040579512020108.
Polyanskiy A., Blinichev V., Chagin O. Criteria for evaluating the efficiency of distillation columns. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 1. P. 3-8 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165901.5234.
Yuan S., Cancan Z., Yin H., Chen Z., Yang W. Study on the separation of binary azeotropic mixtures by con-tinuous extractive distillation. Chem. Eng. Res. Des. 2015. V. 93. P. 113-119. DOI: 10.1016/j.cherd.2014.05.005.
Zhang Z.G., Lv M., Chen L.F., Li W.X. Organic sol-vents for separating ethyl acetate-ethanol by extractive distillation. Open J. Adv. Mater. Res. 2012. P. 550–553, 699–703. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.550-553.699.
Burmistrova D.A., Kuzmin V.V., Smolyaninov I.V., Berberova N.T. N-methylpyrrolidone – selective solvent for oxidative desulfurization of light gasoline fractions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019.
V. 62. N 12. P. 57-64. DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.6027.
