Разработка энергосберегающих технологий процесса ректификации продуктов синтеза хлорбензола
Коэффициенты уравнения Антуана.
Таблица 6.3.3.
А |
В |
С | |
Бензол |
15,9008 |
2788,51 | valign=top >
-52,36 |
Хлорбензол |
16,0676 |
3295,12 |
-55,6 |
М-Дихлорбензол |
16,8173 |
4104,12 |
-43,15 |
Самый легколетучий компонент в исследуемой смеси - бензол, который является родоначальником углеводородов ароматического ряда. Химические свойства пределяются наличием в молекуле стабильной замкнутой системы -электронов. Для бензола характерна устойчивость к действию высоких температур и окислителей. Лишь выше 650 0С он частично превращается в дифенил, выше 750 0С разлагается на углерод и водород
Основное области применения бензола ( более 80 %) – производство этилбензола, кумола, циклогексана. Остальное количество бензола –для получения анилина, малеинового ангидрида, как компонент моторного топлива для повышения октанового числа , как растворители и экстрагент в производстве лаков, красок ,ПАВ и др.
Хлорбензол- бесцветная жидкость с характерным запахом. Хорошо растворим в органических растворителях, растворимость в воде 0,049% по массе (30 0С), образует азеотропную смесь с водой.
Дихлорбензол растворим а этаноле и диэтиловом эфире. П-дихлорбензол так же растворим в бензоле, хлороформе и хлоре. При хлорировании в присутствии FeCl3 дихлорбензол превращается в 1,2,4-трихлорбензол (из орто-дихлорбензола образуется также небольшое количество 1,2,3-трихлорбензола).Дальнейшее хлорирование дает Петро-, пента и гексахлорбензолы
В промышленности о-дихлорбензол и п-дихлорбензол выделяют из смеси полихлоридов бензолов, образующихся как побочные продукты в производстве хлорбензола. После отгонки основного количества хлорбензола темную жидкость, содержащую 3-4 % хлорбензола 55-60 % п-дихлорбензола, 35-38 % о-дихлорбензола, примеси трихлорбензолов и смолообразных веществ; осветляют дистилляцией (130 0С,20 кПа),подвергают кристаллизации(0-5 0С) и центрифугированием отделяют п-дихлорбензол.
6.4. Выбор адекватной модели.
Систематическое исследование процессов ректификации требует выбора адекватной модели парожидкостного равновесия. В настоящей работе расчетный эксперимент поставлен на примере разделения многокомпонентной модельной смеси бензол - хлорбензол - метадихлорбензол.
Выбор модели описания парожидкостного взаимодействия для смесей бензол-хлорбензол производился на основании сопоставления экспериментальных и расчетных данных. Расчет парожидкостного равновесия проведен с использованием программного комплекса PRO/IL и её базы данных. На основании имеющегося опыта практического использования и общих рекомендаций по применению выбрано несколько моделей ПЖР, реализованных в программном комплексе:
I - NRTL, II - модель SRK, III – Wilson, IV – UNIQUAC, V – UNIFAC.
В качестве критерия сравнения для статистической обработки результатов было выбрано среднее относительное отклонение описания паровой фазы, δ.
(6.4.1.)
где N- количество экспериментальных точек фазового равновесия.
Экспериментальные данные по парожидкостному равновесию пары бензол – хлорбензол.
Таблица 6.4.1
X мол.дол. |
Y мол.дол. |
t, °С |
P, мм.рт.ст. |
5.3 |
17.4 |
126.4 |
760 |
10.4 |
31.1 |
121.8 | |
19.2 |
48.0 |
115.1 | |
29.5 |
62.8 |
108.2 | |
29.6 |
62.9 |
108.2 | |
39.9 |
73.1 |
102.7 | |
51.4 |
81.6 |
97.1 | |
59.1 |
86.0 |
93.9 | |
68.4 |
90.4 |
90.3 | |
70.3 |
91.2 |
89.5 | |
78.6 |
94.2 |
86.7 | |
80.4 |
95.0 |
86.1 | |
88.4 |
97.1 |
83.5 |
Результаты моделирования парожидкостного равновесия
Таблица 6.4.2.
Смесь |
δ,% | ||||
NRTL |
UNIQUAC |
Wilson |
SRK |
UNIFAC | |
Бензол - хлорбензол |
2,21 |
0,665 |
0,649 |
1,48 |
0,627 |
Судя по среднему относительному отклонению от экспериментальных данных по парожидкостному равновесию, как видно в таблице 6.4.2., наиболее адекватно равновесие бинарной пары бензол-хлорбензол описывает модель UNIFAC. Данные для пар содержащихметадихлобензол в базе данных PROII есть только для модели UNIFAC, поэтому для дальнейших расчётов была принята модель UNIFAC.