Zastosowanie symulatora ChemCAD do modelowania osuszania n-butanolu poprzez destylację heteroazeotropową

• Autorzy: Wyczesany A.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2016.10.12

Warianty tytułu

EN

Application of the ChemCAD simulator for modeling of n-butanol dehydration via heterogeneous azeotropic distillation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono symulacje osuszania n-butanolu poprzez destylację heteroazeotropową przy użyciu: toluenu, p-ksylenu, cykloheksanu i n-heksanu oraz bez użycia składnika trzeciego. Zastosowano do tego celu symulator ChemCAD, wybierając jako opcję termodynamiczną do obliczania równowag fazowych równanie NRTL. Do rozpatrywanych mieszanin współczynniki tego równania dopasowano osobno, wykorzystując dane równowagi ciecz–ciecz–para (VLLE) oraz równocześnie dane równowagi ciecz–para (VLE). Obliczono, z jaką dokładnością parametry modelu (zwanego dalej NRTL-VLL) opisują VLLE, VLE oraz równowagi ciecz–ciecz (LLE) układu powstałego w rozdzielaczu. W przypadku toluenu i p-ksylenu wykonano również symulacje z użyciem oryginalnych współczynników równania NRTL z bazy danych ChemCAD. Okazały się one znacznie mniej dokładne od symulacji przy wykorzystaniu parametrów modelu NRTL-VLL. Dla każdej symulacji obliczono wymagania energetyczne związane z odbiorem ciepła w skraplaczach kolumn i chłodnicach oraz z dostarczeniem ciepła w wyparkach kolumn i podgrzewaczach.

EN

The paper presents the simulations of n-butanol dehydration via heterogeneous azeotropic distillation using: toluene, p-xylene, cyclohexane and n-hexane as well as without the use of entrainer. Calculations were performed with the Chem-CAD simulator using the NRTL equation for phase equilibria computation. The NRTL equation coefficients of the considered ternary mixtures were fitted to the vapour–liquid–liquid equilibrium data (VLLE) and simultaneously to the vapour–liquid equilibrium data (VLE). The accuracy of description of the VLLE, the VLE by the model hereinafter referred to as NRTL-VLL has been presented. The compatibility of the concentrations of the liquid phases formed in the decanter with the experimental liquid–liquid equilibrium data (LLE) was shown on the graphs. The simulations using the original NRTL coefficients from the ChemCAD database were performed for toluene and p-xylene. The results of these simulations were far less accurate than those using the NRTL-VLL model parameters. For each simulation the energy requirements were calculated. They take into account separately, the heat duties in the column condensers and the cooler and the heat duties in the column reboilers and heaters.

Słowa kluczowe

PL

osuszanie n-butanolu; destylacja heteroazeotropowa

EN

n-butanol dehydration; heterogeneous azeotropic distillation

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 72, nr 10
• Strony: 863--871
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Wyczesany A.

• Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej. Politechnika Krakowska ul. Warszawska 24 31-155 Kraków

Bibliografia

• [1] Arifin S., Chien I. L.: Combined Preconcentrator/Recovery Column Design for Isopropyl Alcohol Dehydration Process. Ind. Eng. Chem. Res. 2007, vol. 46, no. 8, s. 2535-2543.
• [2] Cairns B. P., Furzer I. A.: Multicomponent Three-phase Azeotropic Distillation. 3. Modern Thermodynamic Models and Multiple Solutions. Ind. Eng. Chem. Res. 1990, vol. 29, no. 7, s. 1383-1395.
• [3] Chang W. T., Huang C. T., Cheng S. H.: Design and Control of a Complete Azeotropic Distillation System Incorporating Stripping Columns for Isopropyl Alcohol Dehydration. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, vol. 51, no. 7, s. 2997-3006.
• [4] Chemctations Inc.: ChemCAD VI. Process Flowsheet Simulator. 6.4.0.5052 version, Huston, Texas, USA 2010.
• [5] Font A., Asensi J. C., Ruiz F., Gomis V.: Application of isooctane to the dehydration of ethanol. Design of a column sequence to obtain absolute ethanol by heterogeneous azeotropic distillation. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, vol. 42, no. 1, s. 140-144.
• [6] Galska-Krajewska A.: Vapour-Liquid Equilibria in Binary Systems: p-Xylene-Aliphatic Alcohols at 760 mm Hg. Rocz. Chem. 1967, vol. 41, s. 609-616.
• [7] Gascón I., Martin S., Artigas H., López M. C., Lafuente C.: Isobaric vapour-liquid equilibrium of binary and ternary mixtures containing cyclohexane, n-hexane, 1,3-dioxolane and 1-butanol at 40.0 and 101.3 kPa. Chem. Eng. J. 2002, vol. 88, s. 1-9.
• [8] Gomis V., Font A., Saquete M. D., García-Cano J.: Isothermal (liquid + liquid) equilibrium data at T= 313.15 K and isobaric (vapor + liquid + liquid) equilibrium data at 101.3 kPa for the ternary system (water + 1-butanol + p-xylene). J. Chem. Therm. 2014, vol. 79, s. 242-247.
• [9] Gomis V., Font A., Saquete M. D., García-Cano J.: Liquid-Liquid, Vapoi-Liquid, and Vapor-Liquid-Liquid Equilibrium Data for the Water-n-Butanol-Cyclohexane System at Atmospheric Pressure: Experimental Determination and Correlation. J. Chem. Eng. Data 2013, vol. 58, no. 12, s. 3320-3326.
• [10] Gomis V., Font A., Saquete M. D., García-Cano J.: LLE, VLE and VLLE data for the water—n-butanol—n-hexane system at atmospheric pressure. Fluid Phase Equil. 2012, vol. 316, s. 135-140.
• [11] Gomis V., Font A., Saquete M. D., García-Cano J.: Phase equilibria of the water + 1-butanol + toluene ternary system at 101.3 kPa. Fluid Phase Equil. 2015, vol. 385, s. 29-36.
• [12] Gomis V., Pedraza R., Saquete M. D., Font A., García-Cano J.: Ethanol dehydration via azeotropic distillation with gasoline fractions as entrainers: A pilot-scale study of the manufacture of an ethanol-hydrocarbon fuel blend. Fuel 2015, vol. 139, s. 568-574.
• [13] Horsley L. H.: Azeotropic Data. Advances in Chemistry Series Number 35, American Chemical Society, Washington 1962.
• [14] Mączyński A., Biliński A., Oracz P., Treszczanowicz T.: Verified vapor-liquid equilibrium data. Vol. 6. Binary systems of C4+ hydrocarbons and alcohols. Warszawa, PWN, 1982.
• [15] Mączyński A., Skrzecz A.: Verified vapor-liquid equilibrium data. Vol. 7. Binary two-liquid systems of water and organic compounds. Warszawa, PWN, 1983, s. 58, data 14.
• [16] Pla-Franco J., Lladosa E., Loras S., Montón J. B.: Isobaric Vapor-Liquid-Liquid Equilibria for the Ternary Systems Ethanol + Water + Propyl Acetate and 1-Propanol + Water + Propyl acetate. J. Chem. Eng. Data 2014, vol. 59, no. 6, s. 2054-2064.
• [17] Pla-Franco J., Lladosa E., Loras S., Montón J. B.: Thermodynamic Analysis and Process Simulation of Ethanol Dehydration via Heterogeneous Azeotropic Distillation. Ind. Eng. Chem. Res. 2014, vol. 53, no. 14, s. 6084-6093.
• [18] Serafimov L. A.: Dampf-Flüssig-Gleichgewicht im System Wasser - Essigsäure - p-Xylol bei 760 mm Hg. Zh. Prikl. Khim. 1973, vol. 46, s. 2464-2467.
• [19] Wu Y. C., Chien I. L.: Design and Control of Heterogeneous Azeotropic Column System for the Separation of Pyridine and Water. Ind. Eng. Chem. Res. 2009, vol. 48, no. 23, s. 10564-10576.
• [20] Wyczesany A.: Calculation of Vapor-Liquid-Liquid Equilibria at Atmospheric and High Pressures. Ind. Eng. Chem. Res. 2014, vol. 53, no. 6, s. 2509-2519.
• [21] Wyczesany A.: Wykorzystanie symulatora ChemCAD do modelowania destylacji heteroazeotropowej mieszanin zawierających wodę i etanol. Przemysł Chemiczny 2011, t. 90, nr 7, s. 1419-1424.

Uwagi

PL

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