CC BY
54
рерабатывать ЭАФ на разгонной колонне. Вместе с тем, весьма актуальна задача переработки сивушного спирта, а для исключения затрат на транспортные расходы по доставке сивушного масла на специализированный завод его целесообразно перерабатывать на дополнительной ректификационной колонне.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ачегу З.А., Короткова Т.Г., Константинов Е.Н. Совер -шенствование системы получения этанола для добавки в моторное топливо // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 5-6. -С. 105-106.
2. Madson P.W., Monceaux D.A. 17. Fuel ethanol production, in The alcohol Textbook: A reference for the beverage, fuel and industrial alcohol industries, Jacques, Lyons, and Kelsall, Editors. 1999.
3. Разработка технологического режима для переработки сивушно-эфироальдегидной фракции на брагоректификационной
установке косвенного действия с получением высококачественного спирта / Е.Н. Константинов, Х.Р. Сиюхов, Т. Г. Короткова и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 64—66.
4. Пат. на ПМ 55364. Установка непрерывного действия для получения ректификованного спирта из нестандартного сивуш -ного масла / Е.Н. Константинов, Т. Г. Короткова, Х.Р. Сиюхов, О.В. Мариненко // БИПМ. - 2006. - № 22.
5. Пат. на ПМ 55363. Установка непрерывного действия для получения ректификованного спирта из фракций с повышенным содержанием эфиров, альдегидов, сивушных спиртов и сивушных масел / Е.Н. Константинов, Т.Г. Короткова, Х.Р. Сиюхов, С.К. Чич // БИПМ. - 2006. - № 22.
6. Сиюхов Х.Р., Панеш Р.Н., Мариненко О.В., Константинов Е.Н. Особенности технологического режима ректификации спирта с учетом величины насыщения жидкой фазы этанолом и си -вушными спиртами // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 4.
- С. 79-83.
Поступила 25.02.10 г.
INFLUENCE OF NUMBER OF THE PLATE OF SELECTION OF FUSEL OIL FRACTION ON DISTILLER’S WORK INDICATORS
A.M. ARTAMONOV, KH.R. SIYUKHOV
Maikop State Technological University,
191, Pervomaiskaya st., Maikop, 352700; e-mail: popova@maykop.ru
Modelling of the typical technological scheme of indirect action distiller with productivity of 3000 dal per day, with reception of LUX grade rectified alcohol with maintenance of aldehydes and fusel oil content in accordance with State Standard R 51652-2000 and modern requirements of the market - aldehydes content should be less than 0,1 mg/drfi, fusel oil content should be less than 1 mg/dm3 - is made. The specified technique of definition of an optimum plate number of selection of fusel oils fraction is offered. The practicability of working out additional isopropanol and isoamylol columns is established.
Key wards: fusel oil, plate of selection of fusel oil fraction, spirit column, distiller.
663.551.4
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИНАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОДЕЛИ UNIQUAC ПО ТОЧКЕ АЗЕОТРОПА
Т.Г. КОРОТКОВА 1, Е В. ЧЕРЕПОВ 2, Е.Н. КОНСТАНТИНОВ 1
1 Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: intrel@kubstu.ru
Проведено сравнение экспериментальных и расчетных данных системы пар-жидкость по литературным и найденным по точке азеотропа параметрам модели UNIQUAC для систем этилацетат-этанол и вода-изобутанол. Приведена методика прогнозирования параметров бинарного взаимодействия модели UNIQUAC по точке азеотропа.
Ключевые слова: модель UNIQUAC, азеотроп, равновесие пар-жидкость.
2Майкопский государственный технологический университет,
352700, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта: ророуа@таукор.ги
В настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал по точкам азеотропа бинарных смесей: составу и температуре кипения [1]. Наличие данных по фазовому равновесию в системе пар-жидкость несколько ограничено. При расчете процесса ректификации хорошо зарекомендовал себя метод ИМрИАС [2, 3]. Параметры энергетического взаимодействия этого метода, найденные по экспериментальным данным, лежат в широком диапазоне значений от -10000 до +10000, а для некоторых пар компонентов
могут и выходить за этот интервал. Поиск параметров осуществляется в основном методом их перебора до достижения минимальной суммы квадратов отклонений расчетных значений от экспериментальных. Поэтому в первом приближении необходимо иметь экспресс-метод определения таких параметров.
По рекомендациям [4] нами выполнено определение параметров бинарного взаимодействия модели ИМрИАС по данным о точке азеотропа бинарной смеси по следующей методике.
Таблица 1
Эксперимент
Смесь Концентрация компонента (А) Температура, °С Ис- точ- ник
Этилацетат (А)-этанол (Б) 51,9-57,5% мол. 70,90-72,14 [5]
69,03-69,2% мас. 71,8 [1]
54-55,5% мол. 71,8
54% мол. 71,8 [6]
Изобутанол (А)-вода (Б) 32,85-33,50% мол. 89,5-90,2 [5]
66,8% мас. 89,8 [7]
Таблица 2
Смесь Ди12, кал/гмоль Ди21, кал/гмоль
Этилацетат (1)-этанол (2) 363,9664 -62,7027
Изобутанол (1)-вода (2) 303,7919 328,2438
В точке азеотропа равновесные составы в паровой у, и жидкой х, фазах равны: у, = х,. Следовательно, экспериментальное значение коэффициента активности /-го компонента составляет
Ъ=Т-
(1)
7~> 0
где р - упругость паров чистого компонента при температуре азео-тропа; Р - давление в системе.
Для поиска параметров энергетического взаимодействия Ди12 и Дии необходимо решить уравнения (2) и (3) одним из известных методов:
/i=ln yГ - lnyf- =0;
/2=ln y2K- - ln yf =0,
(2)
(3)
где индексы «экс» - экспериментальный; «рас» - расчетный.
В качестве примера приведем сравнение экспери -ментальных и расчетных данных, вычисленных по параметрам энергетического взаимодействия, определенным по точке азеотропа модели ИЫ^И АС для смесей этилацетат-этиловый спирт и вода-изобутанол.
В работах [1, 5-7] приводятся данные по точкам азеотропа (табл. 1) и параметрам энергетического взаимодействия модели ИЫТрИАС Ди12 и Ди21 (табл. 2).
Как видно из табл. 1, имеются некоторые расхожде -ния в литературных данных по точкам азеотропа, поэтому по характеру расположения равновесных экспериментальных данных в системе пар-жидкость (рис. 1) точка азеотропа смеси этилацетат-этиловый спирт нами принята по [6]: концентрация этилацетата
54% мол., температура кипения азеотропа 71,8°С.
Аналогично для смеси вода-изобутиловый спирт (рис. 2) точка азеотропа принята по [7]: концентрация
100 90 80 70 ■ 60 50 . 40 30 20 ' 10
79 78 Р 77 Í 76 <5 75
Cl
£ 74 | 73 72 71
1 1 1 1 Этилацетат - этанол
= 760 мм рп ъ ст. /
4
у
/
-
У
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Концентрация этилацетата в жидкой фазе, % мал.
э тилацетат - эта/ Р = 760 мм рт. сг -юл
\'ч п.
Y ч
к у гУ
V V ✓
\ ч 1
2
10 20 30 40
50
х,У
60 70 80 90 100
Экспериментальные данные:
#- [6], ♦- (№ 1033, ч. 1) [9], ■ - (№ 1035, ч. 1) [9];
1 - по параметрам табп. 2; 2 - по найденным параметрам (табл. 4)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
109
107
0 105 103
& 101 £ 99 & 97
1 95 I® 93
91
89
87
1 Rnña 1 1 u.mñvmaHnn и
P=7t 0 мм 1171. СП . J
2 \ 1 \ }
—. - о
/
У Г
У
У
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Концентрация воды в жидкой фазе, % мол.
б
111
\
\
s i
V
N. у
ч.
-y -Т-
10 20 30 40
50
х,У
60 70 80 90 100
Экспериментальные данные:
* - (№ 399, ч. 1) [9], А - (№ 400, ч. 1) [9], ■ - (№ 401, ч. 1) [9];
1 - по параметрам табп. 2; 2 - по найденным параметрам (табп. 4)
Рис. 1
Рис. 2
Таблица З
Компонент Константы уравнения Антуана Параметры UNIQUAC
a b c d e / r q
Этилацетат 88,37б -7147,86 0 -10,9917 8,54б1 • 10-б 2 3,478б 2,1054
Этанол 8б,48б -7931,1 0 -10,2498 б,3995 • 10-б 2 3,1159 1,972
Изобутанол 14,8561 -2874,72 -100,296 0 0 2 3,4535 3,048
Вода б5,9278 -7227,53 0 -7,177 4,0313 • 10-6 2 0,92 1,4
изобутилового спирта 66,8% мас., температура кипения азеотропа 89,8°С. При расчете упругости паров использовано уравнение Антуана
ln P0 = a -
b
T + c
d ln(T ) + eT/
(4)
где P0 - упругость паров чистого компонента, кПа; T - температура, K; a, b, c, d, e, /- константы Антуана.
В табл. 3 приведены константы уравнения Антуана и параметры r и q модели UNIQUAC. Температура кипения смеси рассчитывалась по стандартной методике [8]. Расчетные параметры Au12 и Au21 по точке азеотропа приведены в табл. 4.
Таблица 4
Смесь
Au12, кал/кмоль
Au21, кал/кмоль
Этилацетат (1)-этанол (2) 425,545
Изобутанол (1)-вода (2) 521,217
-86,7244
78,348
Сравнение экспериментальных и расчетных данных (рис. 1, 2) показывает, что энергетические параметры бинарного взаимодействия модели UNIQUAC, определенные по экспериментальным данным о точке азеотропа смеси, являются вполне приемлемыми. Разработанный метод определения параметров по точке азеотропа можно рекомендовать в качестве первого приближения для расчета данных параметров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Огородников С.К., Лестева Т .М., Коган В .Б. Азео-тропные смеси. Справочник. - Л.: Химия. Ленинград. отд-ние, 1971.
- 848 с.
2. Abrams D.S., Prausnitz J.M. Statistical Thermodinamics of Liquid Mixtures: A New Expression for the Exsess Gibbs Energy of Partly or Completely Miscible System // A.I.Ch.E. Journal. - 1975. -V. 21. - P. 116-128.
3. Разработка техноло гического режима для переработки сивушно-эфироальдегидной фракции на брагоректификационной установке косвенного действия с получением высококачественного спирта / Е.Н. Константинов, Х.Р. Сиюхов, Т. Г. Короткова и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 64-66.
4. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2 кн. / Под ред. В.С. Бескова; Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.
5. Beatriz A. Mandagaron. Enrique A. Campanella Computer Modelling of Phase Equilibriua in Heteroazeotropic Systems // 2nd Mercosur Congress on Chemical Engineering; 4th Mercosur Congress on Process Systems Engineering. -www.enpromer2005.eq.ufrj.br/nukleo/pdfs/0431 paper 431.pdf (дата обращения 21.01.10).
6. Chu, Getty, Brennecke, and Paul, Distillation Equilibrium Data, New York, 1950.
7. Краткая химическая энциклопедия. - М.: Сов. энцикло -педия, 1961. - Т. 1. - 1262 с.
8. Праусниц Дж. Машинный расчет парожидкостного рав -новесия многокомпонентных смесей. - М.: Химия, 1971.
9. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. - М.-Л.: Наука, 1966. - 423 с.
Поступила 25.02.10 г.
PREDICTION OF PARAMETERS OF UNIQUAC MODEL BINARY INTERACTION ON AZEOTROPIC POINT
^G. KOROTKOVA 1 E.V. CHEREPOV 2, E.N. KONSTANTINOV 1
1 Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: intrel@kubstu.ru Maikop State Technological University,
191, Pervomaiskaya st., Maikop, 352700; e-mail: _popova@maykop.ru
Comparison of the experimental and calculated data of steam-liquid system on literary and found parametres on azeotropic point of UNIQUAC model for systems ethyl acetate-ethanol and water-isobutanol is done. The technique of prediction of parametres of UNIQUAC model binary interaction on azeotropic point is resulted.
Key words: UNIQUAC model, azeotrop, steam - liquid equilibrium.
