Разделительные комплексы и особенности реализации процессов в нефтехимическом синтезе
Для разделения сложных смесей используют следующие комплексы:
Ø Комплексы для разделения зеотропных смесей.
К комплексам с рекуперацией тепла условно относят все ректификационные комплексы, в которых снижение энергозатрат на разделение достигается в результате теплообмена между потоками и подвода тепла или холода при температурах, которые находятся между температурами дистиллята и кубового продукта. К комплексам такого типа относятся комплексы с тепловым насосом. Они используются при малой разности температур между верхом и низом колонны. Примером использования такого комплекса может служить разделение пропилена и пропана. Если температуры верха одной колонны и низа другой имеют достаточную положительную разность, то возможна организация теплообмена между конденсирующимися и испаряющимися потоками, что приводит к комплексам с теплообменом. Комплексы с промежуточным подводом тепла или холода и несколькими вводами сырья приближают процесс ректификации к термодинамически обратимому процессу. Дальнейшее развитие этой тенденции связано с использованием комплексов с обратимым смешением потоков.
Ø Комплексы для разделения азеотропных смесей.
Для разделения азеотропных смесей используются комплексы функционального действия, которые позволяют преодолеть ограничения физико-химического характера и получать продукты требуемой чистоты. Часть комплексов базируется на принципе перераспределения полей концентраций между областями разделения. Частным случаем этого принципа является принцип перераспределения полей концентраций между областями ректификации.
Ø Комплексы для разделения азеотропных смесей на основе принципа «перераспределений».
Принцип перераспределения полей концентраций между областями ректификации наиболее наглядно демонстрируется на примерах разделения азеотропных смесей, которое основано на изменении состава азеотропов с изменением давления.
Ø Неоднородные комплексы разделения.
Принцип перераспределения полей концентраций между областями ректификации может быть проиллюстрирован на примерах разделительных комплексов, включающих ректификацию, с помощью которой достигается необходимая чистота продукта, и вспомогательного метода разделения, предназначенного для расслаивания, экстракции, кристаллизации, разделения с помощью мембран и др.
Наиболее широко для разделения азеотропных смесей применяются двухколонные и трехколонные комплексы с флорентийскими сосудами.
Двухколонный комплекс с флорентийским сосудом используют также для разделения гетероазеотропных смесей типа н-бутиловый спирт – вода, винилацетат – вода, масляный альдегид – вода и др.
Такой же комплекс применяется для разделения гомоазеотропных смесей с добавкой новых компонентов, образующих гетероазеотропы с компонентами исходной смеси. Наиболее характерным примером такого разделения может служить гетероазеотропная осушка спиртов (этилового, изопропилового) в присутствии углеводородов (бензола, толуола, гексана). Например, при производстве изопропилового спирта осушка его может быть осуществлена на таком комплексе при сочетании гетероазеотропной ректификации с расслаиванием.
Ø Комплексы азеотропной, экстрактивной и автоэкстрактивной ректификации.
В комплексах, базирующихся на азеотропной и экстрактивной ректификации для разделения азеотропных смесей или смесей, имеющих относительную летучесть, близкую к единице, предусматривается введение новых разделяющих агентов. Причем в случае азеотропной ректификации добавляются вещества, образующие новые азеотропы с компонентами первоначальной смеси. При экстрактивной ректификации новые вещества меняют относительную летучесть компонентов исходной смеси. В случае автоэкстрактивной ректификации роль экстрактивного агента выполняет один или несколько компонентов, содержащихся в первоначальной исходной смеси, но подающиеся в верхнюю часть колонны и в другом соотношении.
Под азеотропной ректификацией понимают гетероазеотропную ректификацию, предусматривающую сочетание азеотропной ректификации с расслаиванием. В этом случае достаточно просто осуществляется регенерация азеотропного агента. При наличие гомогенных азеотропов это сделать трудно или невозможно. Это обусловлено тем, что при получении нового гомогенного азеотропа возникает задача его разделения с целью регенерации азеотропного агента, а это, в свою очередь, потребует применения специального метода разделения азеотропной смеси. И только тогда, когда новая азеотропная смесь может быть далее использована без разделения, гомоазеотропная ректификация может быть целесообразной. Примером такого разделения служит обезвоживание этилового спирта с помощью этилендиамина. Этилендиамин образует с водой гомогенный азеотроп с максимумом температуры кипения и в отсутствие воды неустойчив, поэтому с его помощью проводится обезвоживание этилового спирта. Но это частный и редкий случай. Что же касается в целом азеотропной ректификации, то она в большинстве случаев энергетически невыгодна, так как азеотропный агент испаряется многократно.
Экстрактивная и автоэкстрактивная ректификация энергетически более выгодны по сравнению с азеотропной ректификацией, так как экстрактивный агент практически не испаряется.
Необходимо обратить внимание на еще одно отличие азеотропной и экстрактивной ректификации. Если при азеотропной ректификации разделяющий агент может подаваться как в исходную смесь, так и в верхнюю часть колонны, то при экстрактивной и автоэкстрактивной ректификации экстрактивный агент обязательно должен подаваться выше уровня подачи исходной смеси в случае тяжелолетучего экстрактивного агента или ниже уровня последней – в случае легко летучего.
Дата добавления: 2017-11-04; просмотров: 701;