РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ ЭТИЛОВОГО СПИРТА С ВОДОЙ ПУТЕМ ЭКСТРАКТИВНОЙ ДИСТИЛЛЯЦИИ: МОДЕЛИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ASPEN PLUS™ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ
Аннотация
Разбавленный этиловый спирт (этанол, EtOH) получают методом брожения
(< 20 масс. %), но он требует дальнейшей очистки, поскольку имеет большое содержание воды. EtOH образует азеотроп с водой, и для разделения этого азеотропа используются усовершенствованные процессы разделения, такие как дистилляция с переменным давлением (PSD), азеотропная дистилляция (AD) и экстрактивная дистилляция (ED). В данной работе этиленгликоль (ЭГ) использовался в качестве азеотропного агента при экстрактивной дистилляции, а данные парожидкостного равновесия (VLE) использовались для проверки выбранной строгой термодинамической модели. Для определения рабочего диапазона рабочих параметров был проведен анализ чувствительности с целью определения количества ступеней (N), ступени питания (NF), скорости дистиллята (DR) и флегмового числа (RR). Моделирование показывает, что использование точных рабочих параметров и правильного азеосорбента может помочь получить практически чистый EtOH (99,89 моль. %, 99,92 масс. %). Для проверки теоретических выводов моделирования были проведены экспериментальные исследования в форме периодической и полупериодической дистилляции. Из этих экспериментов было видно, что действительно можно получить EtOH высокой чистоты. Также было подтверждено, что ЭГ можно отделять и возвращать обратно с высокой чистотой и очень высокой степенью извлечения.
Для цитирования:
Санап П.П., Махаджан И.С. Разделение смеси этилового спирта с водой путем экстрактивной дистилляции: моделирование с использованием Aspen Plus™ и экспериментальное подтверждение. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 3. С. 86-93. DOI: 10.6060/ivkkt.20246703.6914.
Литература
Adeleye T., Kareem S., Bankole, M., Atanda O., Adeogun A. Egypt J. Basic Appl. Sci. 2020. V. 7 P. 67–81. DOI: 10.1080/2314808X.2020.1746884.
Batista E., Meirelles A. J. Chem. Eng. Jpn. 1997. V. 30. N 1. P. 45-51. DOI: 10.1252/jcej.30.45.
Carlson E.C. Chem. Eng. Prog. 1996. P. 35 - 46.
Chianese A., Zinnamosca F. Chem. Eng. J. 1990. V. 43. P. 59 - 65. DOI: 10.1016/0300-9467(90)80001-S.
Dai C., Lei Z., Xi X., Zhu J., Chen B. Ind. Eng. Chem. Res. 2014. 53. P. 15786 - 15791. DOI: 10.1021/ie502487n.
Fadia G., Hassiba B.,Weifeng S. Chem. Eng. Process. 2022. V. 173. P. 108815. DOI: 10.1016/j.cep.2022.108815.
Frolkova A.V., Logachev D.S., Ososkova T.E. Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 10. P. 59-63. DOI: 10.6060/ivkkt.20206310.6228.
Frolkova A.V., Frolkova A.K. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 1. P. 93 -98. DOI: 10.6060/ivkkt.20236601.6670.
Gil I., Uyazan A., Aguilar J., Rodriguez G., Caicedo L. Braz. J. Chem. Eng. 2008. V. 25. P. 207 - 215. DOI: 10.1590/ S0104-66322008000100021.
Gmehling J., Onken U. Vapor – Liquid Equilibrium Data Collection, Aqueous - Organic System. Pt. 1 of Chemistry Data Series. Frankfurt, Germany: DECHEMA. 1991. V. 1.
Gmehling J., Onken U. Vapor - Liquid Equilibrium Data Collection, Aqueous - Organic System. Pt. 3 of Chemistry Data Series. Frankfurt, Germany: DECHEMA. 2000. V. 1.
Gnansounou E., Dauriat A. J. Sci. Ind. Res. 2005. V. 64. N 11. P. 809 - 821.
Gomis V., Pedraza R., Frances O., Font A., Asensi J. Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. P. 4572 - 4576. DOI: 10.1021/ ie0616343.
Gutierrez H.J.P. Extractive distillation with ionic liquids as solvents: selection and conceptual process design. Technische Universiteit Eindhoven. 2013. P.108, 127. DOI: 10.6100/IR751728.
Karimi S., Yaraki M., Karri R.A. Renew. Sustain. Ener-gy Rev. 2019. V. 107. P. 535 - 553. DOI: 10.1016/j.rser.2019.03.025.
Klinov A.V., Fazlyev A.R., Khairullina A.R., Alekseev K.A., Latypov D.R. Bull. Technol. Univ. 2023. V. 26. N 1. P. 44-47. DOI: 10.55421/1998-7072_2023_26_1_44.
Knapp J., Doherty M. Ind. Eng. Chem. Res. 1992. V. 31. P. 346-57. DOI: 10.1021/ie00001a047.
Korotkova T.G., Konstantinov E.N. Technology of abso-lute ethyl alcohol, anhydrous alcohol and bioethanol by azeotropic distillation. Krasnodar: Kub-GTU. 2013. 49 p.
Lei Z., Li C., Biaohua C. Sep. Purif. Rev. 2003. V. 32. N 2. P. 121-213. DOI: 10.1081/SPM-120026627.
Ma S., Hou Y., Sun Y., Li J., Li Y., Sun L. Chem. Eng. Process. 2017. V. 121. P. 71 - 80. DOI: 10.1016/j.cep.2017.08.009.
Mulia-Soto J., Flores-Tlacuahuac A. Comput. Chem. Eng. 2011. V. 35. P. 1532 - 1546. DOI: 10.1016/j.compchemeng. 2011.03.011.
Ravagnani M.A.S.S., Reis M.H.M., Filho R.M. Wolf-Maciel M.R. Process Saf. Environ. Prot. 2010. V. 88. N 1, P. 67–73. DOI: 10.1016/j.psep.2009.11.005.
Sanap P., Mahajan Y. Rev. Chem. Eng. 2023. V. 39. N 2. P. 297-328. DOI: 10.1515/revce-2020-0114.
Sanap P., Shetty A., Mahajan Y. J. Chin. Inst. Eng. 2021. V. 44. N 5. P. 501-508. DOI: 10.1080/02533839.2021.1919557.
Shang X., Ma S., Pan Q., Li J., Sun Y., Ji K., Sun L. Chem. Eng. Res. Des. 2019. 148. P. 298 - 311. DOI: 10.1016/j.cherd. 2019.06.014.
Stabnikov V.N. Distillation and rectification of ethyl alco-hol. M.: Pishch. prom. 1969. 25 p.
Web reference: 1. Hyflux Packings. “Evergreen Technolo-gies Pvt. Ltd.” Last Accessed June 2023. http://www.evergreenindia.com/images/pdf/everpack-sm.pdf.
