Heat-Pump Efficiency in Acetone-Methanol Extractive Distillation Depending on Feed Composition

A. S. Burachuk; Бурачук А. С.; E. A. Anokhina; Анохина Е. А.; A. V. Timoshenko; Тимошенко А. В.

doi:10.31857/S0040357123010025

Зависимость эффективности применения тепловых насосов в экстрактивной ректификации смеси ацетон–метанол от состава питания

Авторы: Бурачук А.С.¹, Анохина Е.А.¹, Тимошенко А.В.¹
Учреждения:
1. МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Выпуск: Том 57, № 1 (2023)
Страницы: 22-37
Раздел: Статьи
Статья опубликована: 01.01.2023
URL: https://rjmseer.com/0040-3571/article/view/652907
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123010025
EDN: https://elibrary.ru/BLXLQF
ID: 652907

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрено применение тепловых насосов в экстрактивной ректификации на примере смеси ацетон–метанол. Исследована зависимость эффективности их применения от состава исходной смеси. Установлено, что наиболее эффективной во всем исследованном диапазоне составов питания является схема с тепловым насосом, в которой сжатый паровой поток верха колонны регенерации обогревает куб этой же колонны. Предложен показатель оценки энергосбережения, на основе которого сформулирован ряд условий эффективности применения тепловых насосов как в экстрактивной ректификации, так и в ректификации в целом. Исходя из полученных результатов, предложен алгоритм предварительной дискриминации вариантов ректификационных схем с тепловыми насосами.

Ключевые слова

тепловой насос, экстрактивная ректификация, энергосбережение

Список литературы

Gil I.D. et al. Extractive distillation of acetone/methanol mixture using water as entrainer // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2009. V. 48. № 10. P. 4858.
Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы. М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2010.
Анохина Е.А., Сидорова Ю.И., Тимошенко А.В. Экстрактивная ректификация смеси ацетон–метанол с водой в комплексе с частично связанными тепловыми и материальными потоками // Вестник МИТХТ. 2011. Т. 6. № 5. С. 118–124.
Kiss A.A., Infante Ferreira C.A. Heat pumps in chemical process industry. CRC Press. 2016. 442 p.
Jana A.K. Advances in heat pump assisted distillation column: A review // Energy Conversion and Management. Elsevier. 2014. V. 77. P. 287–297.
Infante Ferreira C.A., Spoelstra S., Hamoen E. How successful are heat pumps in Dutch process industry applications? // RCC Koude & Luchtbehandeling. 2009. № 102. P. 14–20.
You X., Rodriguez-Donis I., Gerbaud V. Reducing process cost and CO2 emissions for extractive distillation by double-effect heat integration and mechanical heat pump // Applied Energy. Elsevier. 2016. V. 166. P. 128–140.
Klauzner P.S. et al. Energy saving in the extractive distillation of isobutyl alcohol–isobutyl acetate with n-butyl propionate // Fine Chemical Technologies. 2020. V. 15. № 4. P. 14–29.
Yaws C.L. Vapor Pressure – Organic Compounds // The 2 Handbook of Vapor Pressure. Elsevier, 2015. 314 p.
Kurihara K., Nakamichi M., Kojima K. Isobaric vapor-liquid equilibria for methanol + ethanol + water and the three constituent binary systems // J. Chemical & Engineering Data. 1993. V. 38. № 3. P. 446–449.
Verhoeye L., de Schepper H. The vapour-liquid equilibria of the binary, ternary and quaternary systems formed by acetone, methanol, propan-2-ol, and water // J. Applied Chemistry and Biotechnology. 2007. V. 23. № 8. P. 607–619.
Iliuta M.C., Thyrion F.C. Vapour-liquid equilibrium for the acetone-methanol-inorganic salt system // Fluid Phase Equilibria. 1995. V. 103. № 2. P. 257–284.
Luyben W.L. Capital cost of compressors for conceptual design // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. Elsevier. 2018. V. 126. P. 206–209.
Iwakabe K. et al. Energy saving in multicomponent separation using an internally heat-integrated distillation column (HIDiC) // Applied Thermal Engineering. 2006. V. 26. № 13. P. 1362–1368.
Anokhina E.A., Berdibekova S.A., Timoshenko A.V. Energy saving schemes for separation of benzene-cyclohexane-toluene mixture with different initial compositions by extractive distillation // Chemical Engineering Transactions. 2018. V. 69. P. 871–876.
Клаузнер П.С. и др. Закономерности применения тепловых насосов в экстрактивной ректификации // Теорет. основы хим. технологии. 2022. Т. 56. № 3. С. 313–325.
Klauzner P.S. et al. Use of partially thermally coupled distillation systems and heat pumps for reducing the energy consumption in the extractive distillation of an isobutanol–isobutyl acetate mixture using dimethylformamide // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. V. 54. № 3. C. 397–406.
Chickos J.S., Acree W.E. Jr. Enthalpies of vaporization of organic and organometallic compounds // J. Physical and Chemical Reference Data. 2003. V. 32. № 2. P. 519–878.