Применение. Используется как растворитель перхлорвиниловых, нитроцеллюлозных, полиакриловых лакокрасочных материалов и клеев, типографских красок, депарафинизации смазочных масел и обезмасливания парафинов (удаление смеси масла и низкоплавкого парафина); промежуточный продукт в производстве пероксида метилэтилкетона (отвердитель полиэфирных смол), втор-бутиламина, оксима метилэтилкетона (антиоксидант) и др.

Безопасность, токсичность. Температура вспышки -2,2 ОС, КПВ 1,97-10,2%. Раздражает слизистые оболочки глаз, носа, горла; ПДК 200мг/м3.

Этилцеллозольв (2-этоксиэтанол) C2H5OCH2CH2OH

Физические свойства. Молярная масса 90,12; бесцветная горючая жидкость со слабым спиртовым запахом; ТПЛ=-70 ОС; ТКИП=135,6 ОС. Плотность 0,9311 г/см3. Смешивается со спиртами и органическими растворителями во всех соотношениях.

Химические свойства. Этилцеллозольв обладает свойствами, характерными для этиленгликоля и простых эфиров. Металлы и их гидроксиды легко замещают водород гидроксильной группы; при взаимодействии с карбоновыми кислотами образуются сложные эфиры, например с уксусной кислотой – целлозольвацетат

С2Н5ОСН2СН2ОН + СН3СООН = С2Н5ОСН2СН2ОСОСН3

При оксиэтилировании – эфиры этиленгликолей.

Получение. В промышленности этилцеллозольв получают взаимодействием этиленоксида с этанолом при 150-200 ОС и давлении 2-4МПа в присутствии гомогенных (кислоты, щелочи) или гетерогенных (цеолиты, алюмосиликаты, силикагели и др.) катализаторов. Возможно также получение взаимодействием этиленхлоргидрина и алкоголята Na.

Применение. Применяется в качестве растворителя лакокрасочных материалов, производстве растворителей для нитратов, ацетатов целлюлозы, фенолформальдегидных, полиэфирных и эпоксидных смол. Используется как присадка к моторным и реактивным топливам. Входит в состав антиобледенительных жидкостей. Применяется в чистящих средствах, при печатании, в производстве кино- и фотопленки.

Безопасность, токсичность. Легковоспламеняющаяся токсичная жидкость. Температура вспышки 48,9 ОС, температура самовоспламенения 237,8 ОС, КПВ 2,6-15,7%. Пары ядовиты; накапливаясь в организме, может вызвать изменения в печени и почках; при хронических отравлениях поражают, главным образом, центральную нервную систему и слизистые оболочки. Всасываются через кожу, вызывают дерматит, при приеме внутрь - смерть. ПДКРЗ – 10мг/м3.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью настоящей работы является определение оптимальных рабочих параметров процесса экстрактивной ректификации смеси толуол–этилцеллозольв азеотропного составав сложной колонне с боковой укрепляющей секцией. К таким параметрам относятся температура и расход разделяющего агента, тарелки подачи исходной смеси и экстрактивного агента, уровень отбора в боковую секцию и величина бокового отбора. В качестве критерия оптимизации использовали энергетические затраты в кипятильнике колонны.

Решение поставленной задачи осуществляли путем вычислительного эксперимента с использованием программного комплекса РRО-П.

3. РАСЧЕТНО–ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Критерий оптимизации.

В качестве критерия оценки эффективности применения комплекса с частично связанными тепловыми и материальными потоками мы использовали суммарные энергетические затраты в кубах простых двухсекционных колонн (SQкипПДК) и кубах сложной колонны с боковой исчерпывающей секцией (SQкипСК). При этом SQкипСК рассчитывались исходя из уравнения общего теплового баланса сложной колонны с боковой секцией, которое имеет вид следующий вид:

QF + QЭА + Qкип1СК + Qкип2СК = QD + QW1 + QW2 + Qконд1 (3.1)

где QF = F*CF*TF – количество тепла, поступающее с потоком исходной смеси;

QЭА = РЭА*СЭА*ТЭА – количество тепла, поступающее в колонну с потоком экстрактивного агента;

QD = D*CD*TD – количество тепла, отводимое с потоком дистиллята основной колонны;

QW1 = W1*CW1*TW1 – количество тепла, отводимое с кубовым потоком основной колонны;

QW2 = W2*CW2*TW2 – количество тепла, отводимое с кубовым потоком боковой секции;

Qконд = D(R+1)r – количество тепла, отводимое при конденсации пара для создания потоков дистиллята и флегмы в основной колонне.

Откуда суммарные затраты тепла в кипятильниках:

SQкипСК = Qкип1СК + Qкип2СК = QD + QW1+ QW2 + Qконд1 – QF – QЭА (3.2)

То же для сложной колонны с боковой исчерпывающей секцией:

SQкипПДК = Qкип1ПДК + Qкип2ПДК = QD + QW1+ QW2 + Qконд1 + Qконд2 – QF – QЭА

Потоки D1, D2 и W при заданном качестве продуктов определяются из общего материального баланса и зависят от количества и состава питания, а также от соотношения F:ЭА. Следовательно, теплосодержание верхнего и нижнего продуктов основной колонны и дистиллята боковой секции также зависят от этих величин.

Энергозатраты на проведение процесса будут определяться температурой и расходом экстрактивного агента, подаваемого в колонну, флегмовым числом в основной колонне (R). Величина R зависит от профиля концентраций в колонне, на формирование которого в данном случае оказывает влияние не только положение тарелок подачи исходной смеси и ЭА, его температура и расход, но и положение тарелки отбора парового потока в боковую секцию и его количество.

3.2. Моделирование фазового равновесия в системе этилцеллозольв – толуол – метилэтилкетон.

Для расчета оптимальных рабочих параметров процесса необходимо иметь данные о фазовом равновесии в исследуемой системе. Физико – химические свойства чистых веществ приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Физико – химические свойства компонентов.

В смеси этилцеллозольв – толуол имеется азеотроп с минимумом температуры кипения (Тазкип=110,15ºC, содержание этилцеллозольва–10,8% мас.) [2]. Для моделирования фазового равновесия использовали уравнение Вильсона, параметры которого приведены в [2] (см. таблицу 3.2.).

Таблица 3.2.

Параметры уравнения Вильсона.