автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка технологии регенерации растворителя в производстве синтетического каучука СКДСР

АНГАРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

на правах рукописи

Для служебного пользования

экз. л 040

САРТАКОВА ОЛЬГА ЮРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА СКДСР

(05.17.08 - Процессы и аппараты химической технологии)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АНГАРСК - 1393

Работа выполнена в проблемной научно-исследовательской лаборатории технологии рекуперации Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова

Научные руководители: заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент

Инженерной Академии г , Ю.Н.Гарбер

кандидат технических наук, профессор Л.Ф.Комарова

Научный консультант: кандидат технических наук.

старший научный сотрудник М.С.Христенко

Официальные оппоненты : доктор технических наук,

профессор B.C. Москвин

кандидат технических наук, доцент Б.И.Щелкунов

Ведущее предприятие: Институт водных и экологических проблем

СО РАН (г.Барнаул.) Защита состоится 2г сентября 1993 г. в 12. часов на заседание Специализированного Совета К. 064.51.01 по защите кандидатски: диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических на ук при Ангарском технологическом институте

665830, г. Ангарск, ул. Чайковского, 60 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ангарского технологического института

Автореферат разослан" 2.Z" июля 1993г.

Ученый секретарь Специализированного Созета, /1 0U кандидат технических наук Tii-^4-! Асламов А

t

'.iBUIAH ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Считывая важную роль промышленности синтетического каучука в развитии народного хозяйства и интенсивное наращиыанио объемов производства, расширение ассортимента каучуков, получаемых полимеризацией в растворе, особенно важной становится проблема регенерации отраОоташшх растворителей. Актуальность реиения этой задачи определяется, во-первых, необходимостью создания ресурсо- и энергосбервгакщих технологий, во-вторых, экологическими проблемами.

В «эстности, при производстве каучука марки СКДСР методом растворной полимеризации и последущей водной дегазации полимера образуется водная смесь мономера - дивинил? (С4) и растворителей : толуола (Т), диглима (Д; и нефраса 116Ь/75 (нефтяной растворитель гексановнй), а также продуктов осмоления - высококипящие компоненты (ВКК). Извлечение указанных растворителей дая повторного использования невозможно без разделения смеси на индивидуальные компоненты„

Указанная задача регензрацим растворителей должна быть решена при проектировании крупнотоннажно! о производства СКДСР на Тобольском нефтехимическом комбинате мощностью 60 тыс. инн каучука в год. решение проблемы разделения данной смоси выходит за рамки частной прикладной задачи ввиду того, что найденные решения могут быть использованы в любой отрасли промышленности, гди применяются аналогичные растворители и возникает задача их регенерации.

Раоота выполнена в рамк ix Российской научно-тохничоскол программы " Наукоемкие технологии". Научный Совет и Тооротическао основы синтеза технологических схем органических производств Цель работы. Разрасотка тэхно;,"пв! pei-¿норииыи растьиритчлеД ип и? в ix}'."? ¿меси ь производстве дайинилонл'с ¡¡я'.-гука СИЛ''.!'.

Научная новизна.

1. Получены новые экспериментальные данные по равновесию жидкость - пар (Ж-П) в шести бинарных и двух тройных составляющих исходной системы, псевдооинарной системе нефрас-толуол, данные по равновесию жидкость - жидкость (Jü-Ж) при температуре кипения и 20°и в двух тройных системах.

2. Изучена азеотропия в трех бинарных и двух тройных составляющих исходной смеси. Подтверждено существование минимального азеотропа вода (В) - А и определены его параметры.

3. Разработана методика прогнозирования парокидкостного равновесия (ГИСР) б бинарных системах, по которым отсутствуют экспериментальные данные, с использованием параметров бинарного взаимодействия родственных им по физико-шмическим свойствам веществ.

4. По разработанной методике путем математического прогнозирования получены данные по ЛЖР в шести бинарных составляющих исходной к производных сдстем.

6. Показана правомерность представления многокомпонентной система нефрас ПбЬ/75 Р состоящей из 2-метилпентана (2МП), з-метилпентана (ЗМП), гексана (Г), метилциклопентана (ИЦП), одним компонентом - гексаном, без существенной потери достоверности, для решания данной технологической задачи.

(3. Полу чаны и проверены на точность предсказания математические модели равновесия Ж-К-П базовой системы и производных трехкомпонеьтных систем с гетерогенной жидкой фазой.

7. Предложено оригинальное технологическое решение выделения малого количества ВКК из растворителя в комплексе двух колонн непрерывной и периодический ректификации, позволяющее избежать потеря paí-тг зрителя пугил введения дополнительного балластного тлжелоккзм^его компонента.

-з-

8. Разработана технология регенерации отработанной смеси производства СКДСР. Данные переданы во ВШ1ИСК им. Лебедева для использования при проектировании отделения рвгеиорашш растворителей на Гог'ольском нефтехимкомбинате.

Практическая значимость работа.

1. Экспериментальные данные по IDKP и результаты матемагичес-го описания являются базой данных для разработки технологических сг.ем разделения (TCP) смесей, включащих указанные растворители.

2. Разработанная методика математического прогнозирования данных по /ИР может быть рекомендована для решения тчхничвс ;:их за дач в тех случаях, когда проведете экспериментальных исследований по каким-либо причинам на представляотся возможным или затруднено.

3. Можно рекомендовать представление многокомпонентной системы нефрас 1165/75 одним компонентом - гексанпм на этапе разработки TCP промышленных смесей производств используюцих нефрас и целях снижения полиеариантнооти решения сложной технологической задачи.

4. Разработанные методики анализа могут быть использованы в аналитической практике НИИ и ЦЗЛ.

5. Предлагаемый принцип удаления ВКК может быть рекомендован как способ стабилизации процессов ректи($мкации с негоизмеримо малыми долями отборов а куб, обеспечивающий максимальней выход целевых компонентов.

6. Предложеь способ очистки водного слоя путом ^врерасгтродгъ™-ния диглима в органический -~псй в технологическом комплексе дпух колонн с сепаратором, что позволило исключить дополнительную ста дию очистки сточных вод от устойчивого к биологической д»отру:«ми диглима.

Мгробация работы. Материалы диссертации докладывались на I Международном симпозиуме "Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения" (Ижевск,1992 г.), на Всесоюзной иаучно-твхнической конференции "Интенсивные и безотходные технологии и оборудование" (Волгоград, 1991 г.), на Всесоюзной конференции "Концепция создания экологически чистых регионов" ( Волгоград, 1991 г.), на Республиканском научно-техническом семинаре "Безопасность жизнедеятельности и экологичиские проблемы в регионах Сибири и Дальнего Востока" ( Благовещенск, 1992 г.), на юбилейной научно-практической конференцииг посвященной 50 - летию ШЛИ ( Барнаул 1992 Г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести 1лав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 208 страницах машинописного текста и включает 39 рисунков, 51 таблицу, список литературы из 108 наименований и приложение в количестве 39 страниц машинописного текста.

Автор выражает глубокую признательность коллективу проблемной научно-исследовательской лаборатории "Технологам рекуперации вторичных материалов промышленности" за неизменное внимание, практические советы в помощь при выполнении настоящей работа и искреннюю благодарность заведующей ПИМ, к.т.н. с.н.с. Поляковой Л.В за ценные теоретические консультации.

-5-

СОДЕГЖАНИЕ РАБОТЫ

h первой главо описано состотше и перспективы развития промышленности синтетических каучуков вцелом, в том числе, получаемых методом растворной полимеризации, и в честности, одной из современных марон каучука СКДСР. Отмечены особенности процесса полимеризации СКДСР, отражающиеся на рецептуре отраСоташшх растворов и сформулироваьы требовагаш к возвратным растворителям, которые должны оыть учтены при разработке технологии регенерации.

описаны известные стратегии синтеза TCP многокомпонентных смесей. На основе совремешюго состояния вопроса сфошулироврна собственная стратегия: синтез альтернатив на основе терме.динамико - топологического анализа ( ТТЛ ); дискриминация альтернатив по технологическим ограничениям и выбор прномлемнх схем для дальнешего исследования; параметрическая оптимизация; выбор оптимальной, по принятому критерию, схоми.

Дан обзор литературы по вопросу математического моделирования процоссоз ректификации на различных, уровнях ого теоретического изучения; указан метод анализа структур фазовых диаграмм. В соответствии с анализом, выполненным в литературном оОзо.лэ, сформулирована цель работы и определены задачи для ее достижения. Глава два содергат описание методик лабораторных и вычислительных экспериментов, предназначенных для решения исследовательских зад.чч. В третьей главе экспериментально получеш отсутствующие в лиюрпту-ре данные по азеотропии, опредэлоны структуры областей гетерогетюй жидкой фазы. Согласно принятым допущениям снижена размерность системы с девяти- до четырехкомпонентной. Выявлена топологическая структура исходной смеси. Смось характеризуется наличием трех бинарных азеотроиоп и обширной ооластью сосуществования дг;ух жидких

фаз (рисЛа.о.в).

Рис Л .Топологическая структура системы - - КЗ) - Д(4>

а) концентрационный симплекс;

б) развертка поверхности на плоскость диаграммы: Ж.-В; в' развертка поверхности на плоскость диаграммы Ж.-Ж-

Проведенный на основе ТТЛ синтез возможных варашнтоа TCP исходной смеси и предварительная дискриминация технологически' неприемлемых схем позволили выявить .на альтернативных варианта схем разделения (рис.2 а,0). Соа варианта I и 2 предполагают расслаивани-: гвтерогенноЗ смеси на первом шаге и по существу отличаются последовательностью стадий отделения ВКК и азеотрогшой ^суяки. Ьэирос с реализэди* тоа ид-! иной структуры TCP (вариант I,

или ¿) может бить решен после проведения параметрической оптимизации технологических реюмов.

й)

S)

Рис.2. Альтернативны« вгркзиты ПТСР, с&нтезлровйшшо на основе ТТЛ а) вариант I ; О) взрхшг 2

Четвертая главз посвящена зисгозшюеиташшм ■ исследованиям и математическому описанию КйР я сходно Я смеси. Нсслодоигтэ равновесий ж-К-П проводилось ь оя^дуюеея порядка: акскерймбкташюе изучение бинарных cuecen я математическое огтасзни?; гтредсхазапие равно-

ввсия Ж-К-П в трехкомпонентных смэсих по параметрам Оинарюго взаимодействия и проверка адекватности результатов расчета экспериментальным данным. В работе использованы уравнения HRTL, UNIQUAC и Вильсона (САПР ЫИТХТ им.Ломоносова).

На этапе ТТЛ сочли возможным представить нефрас одним компонентом гексаном. Такое снижение размерности системы не теряет целесообразности и на этапе оптимизации технологических режимов TCP, однако ь атом случае требует экспериментального подтверждения, В этой связи для экспериментального и математического изучения были выбраны две подсистемы; Г-В-Т-Д, (нефрас представлен гексаном); нефрас - Т, (нефрас - четырахкомпонентная смесь ). Возможность получения полной информации по ПЖР в системе нефрас - Т ограничена сложностью выделения большинства компонентов нефраса. Поэтому, для достижения желаемого был выбран путь математического прогнозирования недостающих данных по специально разработанной методике.

Результаты математического описания равновесных данных признаны удовлетворительными. Максимальная погрешность описания экспериментальных и литературных бинарных данных по температуре ке превышает соответственно 1.52 и 1.18°С, средняя абсолютная погрешность укладывается в интервал (0.32 - 0.50)°С и (О.16 - 0.67)°С соответственно. Надежность полученных бинарных параметров устанавливалась путем сравнения независимых экспериментальных данных в соответствующих тройных системах с результатами моделирования ПЖР, средняя абсолютная погрешность по температуре укладывается в интервал (0.41 - 0.53) °С, а максимальная не превысила 1.76 °С.

Удовлетворительное согласование результатов эксперимента и моделирования при носпро:,",ведении наиболее сложных гетерогенных структур фаговых диаграмм трехкомпонентных систем ( рис.3 а,б ) позволил* судить об адекватности полученной модели фазовому

■постранстпу исследуемой многокомпонентной систему-

И»с. 3. Экспериментальные дакчыо (---} и результата математического моделирования --) раь,.02эсия К-Ж при Ткип.

а) з системе Г(П-В(2)-Д(3); 0} в системе 0(1 )-?(2>-Д(3)

Ь дальнейшем полученные параметры ¿пиарного изпимод'зйствия использованы для расчета статики процесса ректификации.

По данным эксперимента в псевдобинарной системе нефрас- Т и результатам моделирования (рис.4) ввдно, что характер взаимодейст-вин нефраса и гексана с толуолом идентичен, что подтверждает возможность замени нофраса на гексан для решения техиологиче ских задач. В главе пять проведена экспертная оценка предлагаемой ВНШСКом технологии разделения, TCP котороа представление на рисунке 6. b целом структура схемы совпадает с вариантом I ( рис. 2з ).

Эксперт1шй анализ выявил избыточность затрат, наличие отходов и неработоспособность отдельных стадий процессе регенерации, отклонение ряда технологических параметров or оптимзл!Шх значений, что приводит к повыше!шш ресурсо- и ¡жоргезатратзм. Кок наиболее энергоемкие, характеризующиеся наличием отходов и неустойчивой работой, отмечена стадий отделения RKX и очистки водного слоя зт органических примесей, продполь^апщ'.э деструктурировэгаз /str.r.'M?

Рис.4. Равновесие Ж-il в Ошарной Г(1)-Т(2) (-<>-•-) и в псевдоошарной системах He4pac(I)-ï<2) (-'-х-)

,т ил

kiurftHue

Ь.А У

на 04CWUP06Q4U6 *

inc. 6. Технологическая схема регенерации растворителей, предлагаемая ВШ'СКоы

-n-

сжиганием куоового продукта и озонированием сточных вод. Парамотри режима прототипа могут быть использованы в качестве начальных приближения при оптимизации варианта I. Отмечено,что в датой технологической организации процесса удаления ВКК, при малом содержании ЬКК п исходной смеси, потери толуола неизбежны и их велич1ша Оудет определяться закрепленной из условий обеспечения устойчивой работы колонн долей отбора в куб. Поэтому поставлена цель разработки принципиально иного технологического реяения удаления ВКК, которое позволит регенерировать компоненты полностью.

Глава_иг-сть посвящена поэтапной параметрической опгггазации

технологических комплексов альтернатившлх вариантов TCP. Оптимальными считались параметры, позволяющие дост/чь заданной кондиции продуктов разделения при минимальных затратах энергии. Проведена технико-гкономическая оцонка и выбор оптимального варианта TCP.

На стадии отделения ВКК предложено три варианта технологи ес~ ких комплексов : комплекс двух колош! непрерывного действия, реализуемый в вариантах 1 и 2 (рис.ба) в различной пес »дсватаяыюсти технологической схемы и предполагайся потери толуола и диглима; комплекс ратт непреривяого и периодического действия с введением дополнительного балластного (В) компонента, предполагающий поллую регенерации компонентов и реализуемый в вариантах 3 < сред-некипядап балласт, рис. 60 ) и 4 (тяхелогаотяиий балласт, рис. 6н). Роль балласта сводится к телу,что этот компонент, спускаясь в куб первой колонны вместе с ВКК» обеспечивая тем сашм устойчкьу» работу колонны, исключает потери целевого- компонента - толуола с кубоид» продуктом. Кроте того. возможность тогсщюъюга использогш-ния балласта позволит пкеишттриронзть ь яви лигам. тем гшм облегчит задачу регенерации последнего из балласта ш второй улмгли.

В случае исаолыз.чвшгкя ср-.днекинякиго к тякедскиптагого Салляс-

-Ц-

ínc.6: Структурная организация комплекса удаления Б!СК а) варианта X и 2; 0) вариант 3; в) вариант 4 А Л

Рис.7. Структура фазовых диаграмм и балансы ожидаемых

раздчланиЯ производных сист -ы Т--Д-Б а> со сраднекилацим о^лластом; 0) с высококипящим балластом

(—w.} дистшишционше лшиД1; (--)лмши материальных ОалансоЕ

i'.l) к - составы исходной гласи, дистиллата и кубового продукта.

tos формируются две пришипа.ыаио различив структуры разовой Д1Ш1-pavi.^ ipy.c.Vt ,¡3), лналлг ^езсвогс дор-.рата которых позволяет

считпть , что заданное раздодопдо можот быть реализовано в осоа»' случаях. В качество сроднеюшвдбгс ■». тяие.зокшкавгс леляк&тов использованы п-чсилол Кс.1 и «-крозс.,1 ;м-Кр) соответственно.

Изучены необходима фазовыо равнсвасмя й производных бинарных системах с баллзстпыми компонентами, провидена математическая обработка экспериментальных и литературных даших, получены параметры бинарного взаимодействия. В результат« проведенной параметрической оптимизации найдены технологические ражид» двухколенных комплексов альтернативных вариантов 1,2,3,4. Сопоставление вариантов I и 2 подтвердило их рэвнсце1Шость(з сопоставление вариантов 3 и •• показало преимущество тягдлохипящего балласта. Поэтому в далыпйшэм сравнивались только варианты I я 4, уточнение структур» которых изображены на рисунко 8 а, о.

Стадия азеатрсчсюй осушки предусматривает технологический комплекс колонна - сепаратор. Оптимизация рокикоз йго работ» била направлена на увеличение выхода кубового продукта :оегтеешшх растворителей) и стабилизацию работы сепаратора ¡ушличенио .зола водного слоя в нем), С этой целью рассмотрено влияние различных эидоз флегмироьания : гетерогенным дистиллятом! органические слоем сепаратора; их сочетание при организации подачи разделяемой сиеси и ре циклового потоке как чместе, так* и на различные урозни колонны. Отмечено, что флегмирование органически* е,*оеы ^гра разноуровневом питании даедат сушествешюе прэимуявстго. т.и. позволяет значительно снизить епдорхагме тс-луола о дисткллйтс и минимизировать доли отбора гркс. 9). Организация рецикла дкстиллата отпарной колонны в сеперзтор ззеотропной осушка ъ варианте 4 (рис.86) не изменила найденных параметров рэииьг..

На стадии удаления нэфраса изучено влияние флегмового числа Н, эф5?эктивнсста колонны н, уровня ввода питания :к. на ка'-мсгво

т

с ï вариант I; б> вариант 4.

1, ^. - сепараторы;

i- vi - рактмфккгшшшмэ колонны.

ат<з»,|

Рис. 9. Влияние доли отбора (б) на качество дистиллата при М=20т.т.

и различных я : ^=6 т.т.(ЫЭ): н,=2 т.т.(11=0)„ и (-•> орутто-флегмирование;(—-) <1легмирование органическим слоем

продуктов разделения. Отмечено, что характерной особенность» процесса является его чувствительность к изменению уровня ввода питания а колонне. Найдены оптимальные параметры режима, обесточиваигдие заданную кондицию продуктов.

На стадии отгонки органических примесей от воды в прототипе

У

предусмотрен технологический комплекс колонна - сепаратор, где примеси Г и Т выделяются- в дистиллат колонии и в составе органического слоя сепаратора скитается. Дигдим остается в кубовом продукте а должен быть деструктурираван озоном ввиду его устойчивости к биологическому разложению. Установлено, что диглиы может быть выделен в составе суммы органических примесей в дистиллат колонны ввиду существования минимального азеотропа В-Д. Озонирование кубового продукта нам видит- 1 нецелесссаразннм при наличии в схема! I и 4 узлсв выделения диглиыа. а также - узлов его двструктуриро&ания и регенерации соответственно (рис.8а,О).

Кроме того, в процессе оптимизации доказана неработоспособность сепаратора эькду несоизмеримо малой дели оргшшческого слоя. '1'акмм образом, в предлагаемых TCP (вариант I и 4) стадия отгонки органических соединений от води представлено одной ректификационной колонной, работающей под вакуумом.

Для осуществления поставленной цоли - выделения даглнмз в дис-тиллат изучено влияние различных факторов на процесс разделения: О, n, N, Р. Учитывая малую концентрацию диглима в исходной wo с к и вероятную погрешность яри аналитическом контроле разбавленных смесей в натурном и вычислительном экспериментах, исследования влияния статических параметров провели на модельной смеси, в которой содержание диглима было увеличено и принято равным 0,1 % мол. Показано, что сочетание флзгмирования с ведо.чием процесса под вакуумом позволяет достичь заданной кондиции ( содержание воды в кубовом ¡гродукте Xn(W)=IOO %) при минимальной доле отбора, (рис. 10).

0.1 0.2 0.5 0.« 0-3 0.6 P.? OA OS 10 §

Puc. 10. Влияние доли отбора на качество кубового продукта, мохольной скоси при N-20 т.т. и различных давле;мях

«-■) И » О, Hf- 2; (-----) R .10, б

- Дополученные закономерности учтены при переходе на реальную смесь. Параметрическая оптимизация подтвердила возможность выделения диглима в дистиллат, пилзав, что одноврэмешое создание вакуума (Р=100 мм рт.ст.) и флегмировение в колонне является необходимым и достаточным условием достикешя поставленной цели. В этом случае исключается стадия . озонировагмя куОовогс продукта. Дистиллат колошш. содержащий г^мму органических примесей, направляется в цепочку разделения органического слоя.

Целесообразно организовать рецикл дистиллата в сепаратор азеотропной осушки в варианте 4 (рис. 86), т.к. в этом случае организуется технологический комплекс двух колонн с сепаратором, где происходит расслаивание смеси с последующей ректификацией слоев. При этом кубовый продукт колоннны осушки представляет собой сухие растворители, в том числе и диглим, а отгонной колонны - чистую воду. Таким образом, диглим перераспределяется из водного слоя в органический и выделяется на стадии удаления ВКК, где полностью регенерируется вместе с толуолом.

Оптимальные резю*чы отгонки органических примесей от вода были воспроизведены в натурном эксперименте на лабораторной ректификационной колонне. Результаты показали удовлетворительную воспроизводимость вычислительного эксперимента лабораторными опытами по ректификации. Это позволило сделать вывод об адекватности полученной математической модели процесса ректификации, а также о том, что установленные в вычислительном эксперименте технологические режимы разделения могут Сыть использованы при проектировании TCP.

После расчета материальных балансов с учетом р^циклоьых потоков проведено сопоставление энергетических затрат альтернативных вариантов TCP по паровым потокам ( табл. I). Капиталыше zlt-

раты ориентировачио оценены по числу теоретических таролок в колоннах (таСл.1 ).Затрата связанные с деструктурированием отходов не учитывались.

Таблица I

Сопоставление энерго- и капиталышх затрат альтернативных вариантов TCP по паровым потокам (V) и числу теоротмческих тарелок ( н ). в ректифшациошшх колошах

Номер

Наименование стадии TCP

варианта азеот ос эогшая шка отдолони9 вкк отделение нофраса отгонка органики из вода

' У.кг/ч' N.T.T. V,Kr/4| н.т.т. V,Kr/4jN,T.T. У.КГ/Ч JH.T.T.

I 1000 10 19609 25 804 20 2600 9

4 1051 10 20655 45 892 20 2988 9

- Из результатов таблицы I следует, что варианты I и 4 по энерго- я капитальном затрата« «окно считать сопоставимыми.

Кромо того, варианты сравнивались по .полноте регонерации компонентов. При равнем количество поторь даглима ( 2,6 кг/ч), я сравнении со схемой прототипом, вариант I позволяет сократить количество теряомого толуола до 194 кг/ч к полностью исключить потери нофрасо. Вариант 4 является вариантом полной регенерации компонентов, что определяет его очевидное ирекмущастьо. Несколько Сольсиэ энергозатраты (на 6 %} а варианте 4 то сравнению с вариантом I (тпол.1) окупятся исклу <нмом затрат на деструктурир"ванйе и на !гриоорот&нио свежих растворителей для восполнений существуюцих поторь в варианте I к (5олее того, дадут дополнительный экономический »Кйкт.

Оценка технико-экономических показателей схемы регенерации иьрнанта 4. а также надежность и устойчивость работы позволили .1г«<длож.:ть ее для промышленного проектирования. Параметр*! режима

всех ректификационных колонн схемы варианта 4 приведены в таблице '¿.

Таблица 2

Статические параметры режима ргжтифика ионных колонн варианта 4

Название колонн 1 мм рт.ст) И,т.т. . лг б й ; т? °с т? °с

Колонна удаления ЬКК 760 30 а 0.90 0.03 I04.ii 158.0

Периодическая колонна т=100 ч 760 15 - 0.14 100.0. 160.0 210.0

Колонна азеотроп осушки 760 10 6 0.05 - 72.5 106.2

Колонна удалении нефраса 760 20 13 0.05 8.0 70.0 III.0

Колонна отгонки органики 100 Л е 0.10 0.3 32.3 54.В

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Согласно сформулированным задачам, отвечающим поставленной цели - разработке технологии регенерации отработанных растворителей в производстве СКДСР - в работе получены следугдие результаты:

1. Изучена азэотропия ь трех бинарных и двух тройных составляющих исходной смеси. Подтверждено существование минимального азеотропа В-Д и определены его свойства.

2. Впервые получены дашше по фазовым равновесиям: жидкость - жидкость при температуре кипения и при 20 °С в двух тройных составляющих ас: дной системы (Г-В-Д, В-Т-Д): жидкость - пар в трех бинарных (Г-Д, В-Д. Т-Д) и двух тройных (Г-В-Д.' Ь-Т-Д) составляющих исходной системы; жидкость - пар в трех бинарных составляющих производных систем (п-Кс-Д, Д-ц-Кр, Г-м-Кр;;

-20- нар в псевдобинарной системе нефрас - толуол.

3. Экспериментально доказано: диглим при расслаивании смеси распределяется преимущественно в органическую фазу; с ростом температуры область гетерогенности и коэффициент распределения диглима меиду органическим и водным слоем изменяются незначительно, из чего следует, что смесь можно поправлять в сепаратор без предварительного охлаждения.

4. Проведено математическое описание экспериментальных и литературных данных по паражидкостному равновесию в бинарных системах. Получена полная математическая модель, адекватно воспроизводящая фазовое пространство разделяемой смеси.

5. Разработана мотодика прогнозирования ПЖР в системах, по которым отсутствуют экспериментальные дагашо, на основе параметров бинарного взаимодействия, родственных по <1изико-химичвским свойства.*: систем. Показано, чтс вклад комбинаторной составляющей в молекулярный коофриционт активности уравнения uniquac в системах с умеренным отклонением от идеальности незначителен и для прогнозирования ПЖР может быть использовано любое из уравнений локальных составов.

у. На основе ITA структур фазовых диаграмм проведен синтоз IITCP разделяемой смеси. Выявлено два альтернативных варианта, отличающихся последовательностью отдельных стг.дай. Оба варианта (I и 2) синтезированы без увеличения размерности системы.

7. Параметрическая оптимизация разделительных элементов вариантов 1 и 2 показала их сопоставимость по энерго- и капитальным затратам и позволила на стадии очистки водного слоя сиизить количество отходов. Полностью устранить отходы в рамках «чшюй технологической структуры для заданного состава ¡|{1'«н;ил<1шк>й смеси невозможно.

-2t-

ь. С целью исключения потерь на стадии удаления ЬКК проведенц исследования по введению в систему дополнительного среднекипящего и тяжелокипящего компонентов (вариант... 3 и 4 соответственно). Определены параметры режимов разделительных элементов стадии удаления ВКК и осуществлен выбор оптимального из них варианта 4 с использованием тяжело;сипящего компонента в качестве балласта.

Предложено колонну азеотрогагай осушки рь.-творитолей и колонну отгонки органических соединений из воды связать в комплекс с сепаратором ( вариант 4). Это позволило выделить все компоненты отработанного растворителя полностью как из водного, так и из органического слоев и тем самим исключить узлы их деструктурирования ( озонирования и сжигания )

10. Uo результатам технико-экономической оценки установлено, что варианты I и 4 сопоставимы и в сравнении с вариантом ВНКИСК предполагают снижение энерго- и капитальных затрат в 3 и 2.5 раза соответственно.

11. Ожидаемый экономический эффект от реализации варианта 4, в ценах на I мая 1993 года составил 423 млн. руб/год, в том числе: от снижения энергозатрат но разделение - 279 млн.руб/год; от снижения расходных коэф£ициентов компонентов ( полнота лх регенерации ) - 149 ши.руб /год.

Основные результаты работы изложены в следущих публикациях:

1. Сартакова О.Ю., Инютин С.М.. Христенко М.С., Гарбер Ю.Н. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентных системах при ограниченном объеме экспериментальных данных.// ХПХ. - 1992. -Т.65. - А 12. - С.2792.

2. Сартакова O.P., Христенко U.C., Гарбер D.H. Исследование фазовых равновесий в многокомпонентной смеси производства синт^'.д-

Ч9СКОГО каучука СКДСР.// ЖПХ.- Г:(92. T.6i>. - * в.- С.1ИЛ1.

3. Сартакова U.KJ., Христенко M.G., Гарбер Ю.Н. Физико-химические исследования в разработке технологии очистки сточных вод производства синтетического каучука. //В со.: Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения. Тез. докл. 1 Мож-дународ. симпоз., Ижевск. - 1992.-С.131.

4. Сартакова O.fu., Христенко М.С., Гарбер Ю.Н. Разработка ресурсосберегающей технологии в производство синтетического каучука. // В сб.: Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережении. Тез. докл. 1 Международ, симпоз., Ижевск.

- I992. - С.132.

Ь. Сартакова O.KJ., Христенко М.О., Гарбер Ю.Н. Прогнозирование фазовых равновесий ь многокомпонентной системе нефрас П65/7Ь-толуол.

- Барнаул 1992.- 14 е.- Деп. в ШШ'ЭХИЫ г. Черкасы, 1992.- *77-хл92.

6. Сартакова U.U., Христенко М.С., Гарбер D.H. Локальная очистке сточных вод от органических примесей в производстве синтетического каучука.// В кн. : Интенсивные и безотходные технологии и оборудование. Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф., Волгоград.- 1991.- 4.II. - С.77-78.

7. Сартакова O.W.. Христенко М.С., Гарбер Ю.Н. Рогенерация возвратного растворителя и очистка сточных вод в производстве синтетического каучука.// h кн. : Концепции создания экологически чистых регионов. Тез. .сл. Всесоюз. конф., Волгоград.- 1991.-С.70.

8. Сартакова о ¡0., Христенко М.С., Гарбер Ю.Н. Регенерация растворителей из многокомпонентной смеси.// кн. : Безопасность жизнедеятельности и экологические пробломи в регионах Сибири и дальнего Востока. Тез. докл. Республ. науч.-тсхнич. семинара,

iviriioüeaoHCK.- 1992.- С. 50-Ы.