Mathematical model of batch distillation and rectification for positive and negative azeotropes

• Autorzy: Sobczak E. , Kasprzak J. , Ringel T.

Warianty tytułu

PL

Model matematyczny okresowej destylacji i rektyfikacji dla azeotropów ujemnych i dodatnich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A mathematical model of differential rectification and distillation processes for positive and negative azeotropes was developed on basis of distillation equilibrium studies. The differential balance of distilled component A in the periodic rectification process d (Sx*) = y_DdS was derived in a form of S/S₀ = f(α_z, k, t, R). The reduced parameters (0 < k < 1) determined the initial concentration (x₀ = x_F) and final concentration (0 < t < 1) of azeotropes (x = x_w). The solution concentration (x = f(t)) and distillate (x_Drekt = f(t), X_D = f(t)) dependencies are the increasing functions of (S/S₀) for the relative volatility (α>l, α_Z, = α), and the decreasing functions of (S/S₀) for (α < 1, α_z = 1/α). They satisfy the condition: x_Drekt, > x_D> x for α > 1 and x_Drekt, < x_D < x for α < 1.

PL

Matematyczny model procesów różniczkowej rektyfikacji i destylacji dla azeotropów dodatnich i ujemnych został wyprowadzony na bazie modeli równowag destylacyjnych. Na podstawie bilansu różniczkowego składnika A w procesie rektyfikacji lub destylacji periodycznej d (Sx*) = y_DdS wyznaczono model procesu w postaci zależności S/S₀ = f(α_z, k, t, R). Zredukowane parametry (0 < k < 1) określają stężenie początkowe (x₀ = x_F) i końcowe (0 < / < 1) azotopów (x = x_w). Stężenia roztworu (x = f(t)) i destylatu (x_Drekt = f(t), X_D = f(t)) w procesie destylacji i rektyfikacji są funkcjami rosnącymi (S/S₀) dla lotności względnej (α>l, α_Z, = α) i funkcjami malejącymi (S/S₀) dla (α < 1, α_z = 1/α) oraz spełniają warunki x_Drekt, > x_D> x dla α > 1 i x_Drekt, < x_D < x dla α < 1.

Słowa kluczowe

EN

azeotropes; rectification; distillation

PL

azeotrop; rektyfikacja; destylacja

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Inżynieria i Aparatura Chemiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 2
• Strony: 48--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobczak E.

• Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Bydgoszcz

autor

Kasprzak J.

• Wojewódzka Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna, Bydgoszcz

autor

Ringel T.

• Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. Anderson N.J., Doherty M.F., (1984). An approximate model for binary azeotropic distillation design. Chem. Eng. Sci., 39, 11-19. DOI: 10.1016/0009-2509( 84)80125-6
• 2. Bandrowski J., Troniewski L., (1980). Distillation and rectification (in Polish). PWN, Warszawa
• 3. Billal S.F., Elarnin I.H.M., Mustafa H.M., (2014). Separation of azeotropes by shifting the azeotropic composition. J. Appl. Ind. Sci., 2(3), 110-115.
• 4. Ciborowski J., (1955). Chemical engineering (in Polish). WNT, Warszawa, 704-708
• 5. Hasan S.U., Mahajani S., Malik R.K., (2013). A conceptual design algorithm for single-feed hybrid reactive distillation column involving azeotropic systems, [in:] Kraslawski A., Turunen I., (Editors). Proc. of the 23rd European Symposium on Computer Aided Process Engineering - ESCAPE 23, June 9-12, 2013, Lappeenranta, Finland, Elsevier, 313-318
• 6. Misbah C., (1986). The Mullins-Sekerka instability in directional solidification of quasi-azeotropes. J. Physique, 47(6), 1077-1090. DOI: 10.105 l/jphys:019860047060107700
• 7. Pigoń K., Ruziewicz Z., (2013). Physical chemistry (in Polish). PWN, Warszawa
• 8. Rousseau R.W., Fair J.R., (1987). Handbook of separation process technology. Wiley-IEEE, 261-262
• 9. Sobczak E., Korpal W., (2009). Separation of azeotropic binary mixtures applying differentia distillation and rectification process. Ars Separatoria Acta, 7,61-68
• 10. Sobczak E., Ringel T., Kasprzak J., (2010). Mathematical model of distillation equilibrium and its application in designing of distillation and rectification (in Polish). Inż. Ap. Chem., 49(1), 99-100
• 11. Sobczak E., Ringel T., (2013). Elaboration of mathematical models of positive and negative azeotropic systems and their application in distillation process design (in Polish). Inż. Ap. Chem., 52(1), 11-13
• 12. Ziółkowski Z., (1978). Distillation and rectification in chemical industry (in Polish). WNT, Warszawa 1978

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).