Использование азеотропов для минимизации отходов с помощью AVEVA PRO/II

Разделение водных смесей растворителей представляет собой сложную технологическую задачу, что обусловлено образованием азеотропных смесей, которые не могут быть разделены обычной ректификацией. В данной работе рассматривается применение азеотропной дистилляции для получения этанола высокой чистоты (99,94 %). Проектирование и моделирование процесса выполнялось в программной среде AVEVA PRO/II версии 2024 года.

Методология и применяемые алгоритмы.
В ходе исследования были проанализированы две альтернативные конфигурации процесса разделения:

1. Азеотропная дистилляция с использованием в качестве разделяющего агента (энтрейнера) циклопентана.
2. Экстрактивная дистилляция с применением этиленгликоля в качестве экстрактивного агента.

Для каждой конфигурации проводилось детальное моделирование, которое требовало тщательного подбора термодинамических моделей активности жидкой фазы (например, NRTL или UNIQUAC) с целью адекватного описания неидеального поведения компонентов. Кроме того, выполнялась оптимизация флегмовых чисел для достижения требуемой чистоты целевого продукта при минимальных энергетических затратах.

Синтез и экономический анализ.
Сравнительный анализ технико-экономических показателей показал, что экстрактивная дистилляция является более выгодной с точки зрения капитальных затрат (CAPEX). Азеотропный процесс потребовал на 36,5 % больше капитальных вложений, что связано с необходимостью использования более высоких ректификационных колонн и дополнительного оборудования для циркуляции энтрейнера. Вследствие этого совокупная годовая стоимость (TAC) для азеотропной схемы оказалась на 25,6 % выше по сравнению с экстрактивной.

Вместе с тем азеотропный процесс продемонстрировал более низкие эксплуатационные расходы (OPEX), что делает его экономически привлекательным в условиях дешевого пара. Таким образом, выбор оптимальной технологии зависит от стоимости энергоресурсов и требуемого уровня чистоты продукта.

Программный комплекс AVEVA PRO/II подтвердил свою высокую эффективность при расчетах неидеальных многокомпонентных смесей и может быть рекомендован для решения аналогичных задач в области химической технологии.

Теги

• #AVEVAPROII
• #Дистилляция
• #Азеотроп
• #Термодинамика

Источник: https://www.researchgate.net/publication/346863314_Azeotropes_as_Powerful_Tool_for_Waste_Minimization_in_Industry_and_Chemical_Processes

#AVEVAPROII #Дистилляция #Азеотроп #Термодинамика