Разработка технологии разделения водных смесей спиртов C2-C4 сочетанием ректификации и первапорации на примере смеси изопропанол-вода Андрюхова, Марина Викторовна

Введение к работе

Актуальность работы

Нормальные спирты и их изомеры находят широкое применение во многих отраслях промышленности, использующих их как в качестве исходного сырья, так и в качестве растворителей. В ходе технологических процессов спирты образуют смеси с водой, вследствие чего повторное их использование невозможно без предварительного обезвоживания. Особую сложность для разделения представляют смеси, образу ющие азеотропы. Решение проблемы, обезвоживания спиртов экономически эффективными и по возможности универсальными методами становится тем более важным, что при этом реализуются современные тенденции создания безотходных и малоотходных производств. Актуальность решения этой задачи определяется, во-первых, необходимостью создания ресурсо- и энергосберегающих технологий, во-вторых, экологическими проблемами.

В частности, одной из конкретных производственных задач является регенерация изопропилового спирта на Волгоградском ПО "Хим-пром" и НИШВ г.Зеленограда.

Решение проблемы разделения водно-спиртовых смесей выходит за рамки частной прикладной задачи, ввиду того, что найденные решения могут быть использованы в любой отрасли промышленности, где применяются аналогичные спирты и стоит задача их разделения.

Цель работы. Разработка технологии разделения водных смесей спиртов С₂-С- сочетанием ректификации с первапорацией на примере смеси изопрогшловый спирт - вода.

Научная новизна работы

1. Впервые исследованы свойства нового класса первапорационных
отечественных мембран, оценены их массобменные характеристики при
разделении ряда водных смесей следующих спиртов: этилового(ЭС),
пропилового дііс), бутилового (БС), изопропилового (иПС), изобутило-
вого(иБС), третбутилового(тБС).

2. Впервые для отечественных первапорационных мембран устано
влены зависимости масообменных характеристик от температуры исход
ной смеси, остаточного давления под мембраной, скорости жидкостно
го надмембранного потока и продолжительности процесса.

3. Выполнено математическое описание полученных масосюоменных
характеристик мембран ПАСК и ПЭК для системы изопропиловый спирт-
вода (В) и разработаны программы расчета материальных балансов
проектируемой первапорационной установки.

1. Укспериментально подтверждена гипотеза о механизме транспо ртного переноса в мембранах на основе интерполимерного комплекса.

2. Предложено комплексное сочетание мембранного и ректификаци онного процессов, повышающее эффективность разделения азеотропш водно-спиртовых смесей с использованием отечественных композитных первапорационных мембран.

Практическая значимость работы

1. Экспериментально подтверждена возможность использования метода первапорации .для регенерации спиртои из годно-спиртовы смесей с помощью отечественных гидрофильных композитных мембран н основе ароматического полиамида.

2. Создана база данных для разработки технологических схе разделения водно-спиртовых смесей на основе полученных авторо результатов по удельной производительности и составам жидкости пара исследуемых мембран и их зависимостей от условий проведен процесса первапорации.

3. Полученные качественные и количественные характеристик мембран ПАСК и ПЭК, а также установленные оптимальные значени основных технологических параметров проведения процесса первапора ции использованы для усовершенствования мембранного модуля и уста новки опытно-промышленного масштаба.

4. Для определения сопротивления аппарата и связанных с ни энергетических затрат рассчитано гидравлическое сопротивлени делительной пластины мембранного модуля.

5. Предлагаемые технологические схемы рекомендованы для разде ления образующихся в различных производствах водных смесей спирто С₂-С₄, имеющих как гомогенные, так и гетерогенные азеотропы.

6. Для Волгоградского ПО "Химпром" и НИИМВ г. Зеленоград разработаны технологические схемы регенерации изопропанола и водных смесей.

7. Выполненными вариантными расчетами энергозатрат показан альтернатива процесса первапорации традиционным методам разделени Рідких смесей, в частности, азеотропной ректификации.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались н "International Congress on Membranes and Membrane Procesess (Heidelberg,1993 г.), на Международной конференции "Экономика экология" (Барнаул, 1994 г.), на Всеросийском Национальном форум "Экология России" (Москва, 1994 г.), на Всеросийской конференци "Повременные технологии и научно-технический прогресс (Иркутск .V994 г.), на ЇІ Всеросийской научно-практической конференции "Экс

лого- экономические основы безопасности жизнедеятельности (Новосибирск, 1993 г.), на юбилейной научно-практической конференции, посвященной 50-летию АлтПИ (Барнаул, 1992 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста и включает 45 рисунков, 29 таблиц, список литературы из 149 наименований и приложение в количестве 18 страниц машинописного текста.