ВКР Сотина. Исследование фазовых эффектов и методов разделения азеотропных смесей, утверждена приказом ргу имени С. А. Есенина от 20 г
 Скачать 1.21 Mb.
|
2.5. Азеотропный ректификационный метод обезвоживания спиртаАбсолютирование или способ обезвоживания этилового спирта азеотропным методом получил большое распространение в промышленности. Азеотропный метод обезвоживания спирта является наиболее эффективным по сравнению с остальными (перегонка под вакуумом, с применением жидких и твердых поглотителей). В качестве третьего компонента в смесь воды и спирта добавляют бензол. Сложность метода заключается в том, что в тройной смеси образуется несколько азеотропов. Таблица 5. Азеотропы смеси этанол — бензол — вода.
Наименьшую температуру кипения имеет тройная смесь этанол - бензол - вода. Первоначально как головной продукт при ректификации водно-спиртовой смеси в присутствии бензола будет уходить тройной азеотроп с температурой кипения 64,85°С. Содержащаяся в перегоняемой системе вода уносится этим азеотропом. Количество воды не должно быть далеко. Следовательно, поступающий на абсолютирование водно-спиртовой раствор должен содержать не менее 80% (по массе) спирта. В нижней части колонны в результате перегонки образуется абсолютный этиловый спирт. Этиловый спирт является хвостовым продуктом и отбирается в нижней части колонны. Схема аппарата для абсолютирования этилового спирта работает следующим образом (рис. 21):  Рис. 21. Принципиальная схема аппарата для абсолютирования спирта: а — ректификационная колонна, б — дефлегматор, в — холодильник, г — декантатор-отстойник, д — промывательный сосуд, е — обезвоживающая колонна, ж — дефлегматор. Поступающая на обезвоживание водно-спиртовая смесь подвергается в ректификационной колонне (а) перегонке в присутствии бензола. Тройной азеотроп поступает в дефлегматор (б), где происходит конденсация. Часть конденсата возвращается в колонну как флегма, а другая часть поступает в холодильник (в) и декантатор (г) [8]. В отстойном сосуде (г) происходит расслоение на два слоя охлажденной смеси. Верхний слой имеет минимальное количество воды и имеет состав (в % (масс.) при 15°С): этиловый спирт 13,3, бензол 85,0, вода 1,7. Нижний слой имеет состав: спирт 49,7, бензол 9, вода 41,3. Состав слоев может колебаться в значительных пределах. Слой, богатый бензолом, возвращается обратно в колонну. Нижний слой поступает в промывательный сосуд (д) для промывки водой. В результате происходит отделение бензола (не растворим в воде) в промывателе. А слабоградусный спирт направляется в обезвоживающую колонну (е). Отбор спирта крепостью до 94% (масс.) происходит верхней части этой колонны. Затем он направляется в колонну (а). В нижней части колонны отбирается лютерная вода. Для определения оптимальных режимов работы установки в ректификационной колонны используют спирт-ректификат крепостью (96 - 96,5)% (об.). Такая колонна имеет 63 тарелки. Бензол поступал на 10-ю тарелку сверху. В колонне обнаруживаются 3 зоны. Верхняя, к которой относятся 10 верхних тарелок. На тарелках верхней зоны находится тройная азеотропная смесь. Состав такой зоны отличается от состава тройного азеотропа. Содержание спирта в ней колеблется в пределах (68 - 74)% (масс.) (таблица 5) [24]. Средняя зона охватывает 30 тарелок - с 11-й (сверху) до 41-й. На тарелках содержится бинарная смесь из бензола и спирта. На этих тарелках содержится спирт высокой крепости (97 - 99,9% (масс.)). Третья зона охватывает 22 нижние тарелки колонны. На тарелках этой зоны идет выделение бензола из спиртобензольной смеси. На нижних тарелках этой зоны кипит абсолютный спирт, отводимый из колонны. Обезвоживающая колонна этой установки также имела 63 тарелки. Из декантатора нижний слой богатый водой направлют на (40÷43)-ю тарелку (счет ведут сверху). Использование метода абсолютирования позволяет повышать концентрацию спирта до 80% масс, при использовании схемы одной ректификационной колонной до 94% масс., а применяя схему с двумя ректификационными колоннами до 99,9% масс. Можно сделать вывод, что способ обезвоживания гликолей с применением азеотропного метода и углеводородных растворителей будет также эффективным. [21] Использование вакуума на установках регенерации позволяет повышать степень отгона воды из гликолей. Однако не всегда применение вакуума приводит к повышению коэффициента относительной летучести α. Создание и его поддержание связано с дополнительной затратой энергии и неизбежными потерями ценных продуктов (или созданием дорогостоящей системы улавливания паров перед вакуум-насосом). Применение методов, основанных на введении в разделяемую смесь дополнительного азеотропобразующего компонента (агента), являются экономически более выгодными. [9] | ||||||||||||||||
