Etanol / Suyun Ayrılması – Ayırma Teknolojisi – Katı Sıvı Ayırma Teknolojisi – Kimya Mühendisliği – Ayırma Teknolojisi Ödevleri – Kimya Mühendisliği Ödev Yaptırma – Kimya Ödev Yaptırma Ücretleri
Bir iyonik sıvının düşük veya ihmal edilebilir bir buhar basıncına sahip olması nedeniyle, bir IL’nin geri kazanımı, geleneksel çözücülerin geri kazanımına kıyasla geri kazanımı için avantajlar sağlayabilir. Uygun rejenerasyon prosesleri, örneğin, buharlaştırma, sıcak gazla sıyırma, çökeltme veya bu proseslerin bir kombinasyonudur.
Çözücü rejenerasyonu için en iyi seçenek, muhtemelen bir flaş kolon veya çok etkili bir buharlaştırıcı olacaktır; bu, düşük miktarda enerji gerektirir ve bunu muhtemelen son ürün kalıntılarının çıkarılması için bir şerit kolon takip eder.
IL’ler, çok sayıda yazar tarafından geniş bir ayırma aralığı için önerilmektedir, ancak süreç tasarımı ve pilot tesis deneylerini içeren çalışmalar azdır.
Bununla birlikte, bu çalışmaların, IL’lerin geleneksel çözücülerle karşılaştırıldığında gerçekten başarılı bir şekilde uygulanıp uygulanamayacağını göstermek için gereklidir. Bu nedenle, çalışmalarımız, çok sayıda IL dahil olmak üzere birkaç farklı sistemi içermektedir ve yaklaşım, bir ekonomik değerlendirme dahil olmak üzere laboratuvar deneylerinden moleküler simülasyonlara ve pilot tesis deneylerine ve kavramsal süreç tasarımlarına kadar tüm aralığı kapsamaktadır.
Hedefler
Ekstraktif damıtma ile ayırma için dört vaka çalışması seçildi: organik / su (etanol / su), olefin / parafin (1-heksen / n-heksan), alifatik / aromatik hidrokarbonlar (metilsikloheksan / toluen) ve aromatik / aromatik hidrokarbonlar (etilbenzen / stiren).
Geleneksel çözücü etanol / su ayrımı için etilen glikoldür, 1-heksen / n-heksan için N-metil-2-pirolidon (NMP) ve metilsikloheksan / toluen ayrımları ve etilbenzen / stiren ayrımı için sülfolandır.
Bu projenin hedefleri:
• Her ayırma sistemi için uygun iyonik sıvıların taranması ve seçilmesi
• Ayırma işleminin ölçeğini büyütme (etanol / su ve metilsikloheksane / toluen) laboratuvar ölçeğinden pilot tesis ölçeğine
• İyonik sıvıların rejenerasyonu / geri kazanımı
• İyonik sıvılar ile ayırma işleminin ekonomik değerlendirmesi
Amaç, mümkün olduğunca yüksek bir çözücü kapasitesiyle kombinasyon halinde çalışmadaki ayırmalar için yüksek seçiciliğe sahip IL’ler bulmaktı. Bu özellikler (seçicilik ve kapasite), bir ekstraktif damıtma işleminin sermaye ve işletme harcamaları için çok önemlidir: çözücünün seçiciliği ne kadar büyükse, yıllık maliyetler o kadar düşük olur.
Bu, çözücünün seçiciliği artarsa, ayrılacak karışımın nispi uçuculuğunun da artması, denge aşamalarının sayısında ve geri akış oranında bir azalmaya neden olmasıyla açıklanabilir. Bu, operasyonel harcamaların yanı sıra sermaye harcamalarını da azaltır. Çözücünün kapasitesi, özellikle IL’ler gibi nispeten pahalı olan çözücüler için çözücünün besleme karışımı ile karışabilirlik boşluğuna sahip olduğu sistemler için toplam yıllık maliyetler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Ana sonuç, seçiciliğin yanı sıra, bir ekstraktif damıtma ünitesinin toplam maliyetlerini ekonomik tutmak için kapasitenin de yeterince yüksek olması gerektiğidir. Çözücü kapasitesi büyükse, özütleyici damıtma sütununda homojen bir sıvı faz elde etmek için daha az çözücü gerekir. Daha az çözücüye ihtiyaç duyulursa, özütleyici damıtma ve çözücü geri kazanım kolonlarında çözücünün ısıtılması için gereken enerji azalır.
Ekstraktif damıtma ile etanol / su ayrıştırması için faz ayrılması beklenmez, ancak bu organik / organik ayırmalar için meydana gelebilir. Aromatiklerde IL’lerin düşük çözünürlüğünden dolayı, birçok IL, tam bileşim aralığında birçok aromatik ile homojen bir sıvı faz oluşturmaz. Bu nedenle kapasitenin incelenmesi de önemlidir.
Ayrımsal damıtma
Basit damıtma
Alkol su karışımı nasıl ayrılır
Benzin su nasıl ayrılır
Zeytinyağı- su nasıl ayrılır
Etil alkol
Alkol ve şeker nasıl ayrılır
Tuzlu su Nasıl ayrılır
Yöntemler
Uygun iyonik sıvılar, COSMO-RS / COSMOTherm yazılımı aracılığıyla etanol / su, 1-heksen / n-heksan ve metilsikloheksan / toluen ayrımları için tarandı. Bu taramanın sonuçları deneylerle doğrulanmıştır. Hem ikili hem de üçlü denge verileri, seçilen sistem için geleneksel bir çözücü ve bir iyonik sıvı ile belirlendi.
Etilbenzen / stiren ayrımı için uygun iyonik sıvılar, sıvı-sıvı denge (LLE) deneyleri ile seçildi, çünkü hepsi iki fazlı LLE sistemleri oluşturdu ve LLE ölçümü, buhar-sıvı dengesi (VLE) ölçümünden çok daha az zahmetlidir. LLE seçiciliği ile VLE göreceli uçuculuk arasındaki korelasyon, bu tarama yönteminin uygulanabilirliğini göstermiştir.
Seçilen iyonik sıvılar için yoğunluk, viskozite, yüzey gerilimi ve ısı kapasitesi gibi çeşitli fiziksel özellikler belirlendi. Ekstraktif bir damıtma kolonunda etanol / suyun ayrılması için hıza dayalı bir model geliştirilmiştir. Son olarak, pilot tesiste iki ayırma sistemi (etanol / su ve metilsikloheksan / toluen) test edildi.
Ayrıştırmaların enerji gereksinimleri belirlenmiş ve geleneksel ayırma ile karşılaştırılmıştır. Kavramsal süreç tasarımlarının Aspen Plus V7.2 kullanılarak geliştirilmesi ve ekonomik değerlendirme için denge temelli modeller kullanılmıştır.
Laboratuvar Deneyleri
Heksen ve n-Heksanın Ayrılması
1-heksen ve n-heksanın ayrılması için geleneksel çözücü, N-metil-2-pirolidondur (NMP). Şekil 2.2’de gösterildiği gibi, bu ayırma için uygun birkaç iyonik sıvı da vardır. Bu şekilden, sadece iyonik sıvı [hmim] [B (CN) 4] ‘ün geleneksel çözücü NMP’den biraz daha iyi performans gösterdiği açıktır.
Bağıl uçuculuktaki artış sadece% 5 olduğundan ve bu IL’nin kapasitesi çok düşük olduğundan (gerekli S / FD 20), geleneksel çözücünün 1-heksen ve n’nin ayrılması için bir ekstraktif damıtma işleminde bir IL ile değiştirilmesi -heksan ekonomik olarak mümkün olmayacaktır. Bu nedenle, bu ayrım için daha fazla araştırma yapılmadı.
Etanol / Suyun Ayrılması
Etanol / su karışımlarının özütleyici damıtılması için araştırılan birkaç iyonik sıvı vardır ve özütlemeli damıtmada en çok kullanılan geleneksel çözücü etilen glikoldür (EG). Etanol / su ayrımı için uygun kombinasyonları seçmek için çok sayıda katyon ve anyonu COSMO-RS / COSMOTherm ile taradık.
COSMO taramasının sonuçları deneylerle doğrulanmıştır. Şekil 2.3, etanol / su ayırma için seçilen çözücüleri göstermektedir. IL’ler, EG’ye kıyasla karşılaştırılabilir veya biraz daha yüksek bağıl etanol / su uçuculuğu gösterir.
Bu ayırma için en iyi IL’ler 1-etil-3-metilimidazolyum asetat ([emim] [OAc]) ve N-butil-N, N, N-trimetilamonyum asetattır ([C4 -3C1 – N] [OAc]). Bununla birlikte, son IL, kullanılan işlem koşullarında katıdır ve bu nedenle uygun değildir.
IL 1-etil-3-metilimidazolyum laktat ([emim] [Lac]) uygun değildi çünkü IL deneylerimiz sırasında kararsızdı ve 1-etil-3-metilimidazolyum metansülfonat ([emim] [CH3SO3]) atıldı EG ile kıyaslanabilir bağıl uçuculuğu ve yüksek viskozitesi nedeniyle: 25 ıC’de sabittir.
Alkol su karışımı nasıl ayrılır Alkol ve şeker nasıl ayrılır Ayrımsal damıtma Basit damıtma Benzin su nasıl ayrılır Etil alkol Tuzlu su Nasıl ayrılır Zeytinyağı- su nasıl ayrılır