In this study, thermally coupled distillation system and conventional two-column process were investigated for extractive distillation. The two processes were simulated and optimized using Aspen plus. Objective function for the optimization was energy consumption and optimization results to reduce energy consumption were used to get guidelines for design and operation for the two extractive distillation processes. Comparison of these two processes showed that thermally coupled distillation system provided better energy efficiency and lower capital cost than conventional distillation system.
In this study, computer modeling and simulation works were performed to obtain nearly pure toluene product from toluene containing non-aromatic compounds using sulfolane as a solvent through an extractive distillation process. NRTL liquid activity coefficient model was adopted for phase equilibrium calculations and Aspen Plus release 12.1, a commercial process simulator, was used to simulate the extractive distillation process. In this study, it was concluded that the toluene product with a purity of 99.8 percent by weight and a recovery of 99.65 percent was obtained through an extractive distillation process.
The azeotrope of methyl acetate methanol and water was isolated using extractive distillation with water as entrainer. The pressure-swing extractive distillation (PSED) process and vapor side-stream distillation column (VSDC) with the rectifier process were designed to separate the methyl acetate, methanol and water mixture. It was revealed that the VSDC with the rectifier process had a reduction in energy consumption than the PSED process. Four control schemes of the two process were investigated: Double temperature control scheme (CS1), $Q_R/F$ feedforward control of reboiler duty scheme for PESD (CS2), $Q_R/F$ feedback control scheme for VSDC (CS3), the feedback control scheme of sensitive plate temperature of side-drawing distillation column to dominate the compressor shaft speed (CS4). Feed flow and composition disturbance were used to evaluate the dynamic performance. As a result, CS4 is a preferable choice for separation of methyl acetate-methanol-water mixture. A control scheme combining the operating parameters of dynamic equipment with the control indicators of static equipment was proposed in this paper. It means using the sensitive plate temperature of side-drawing column to control the compressor shaft speed. This is a new control scheme for extractive distillation.
Extractive distillation system can be used when the components to be separated have close boiling points or form azeotropes. Extractive distillation is one of the most important and widely used separation methods in chemical process industry. The main disadvantage of the distillation is its high-energy requirements. Thermally coupled distillation system (TCDS) can provide significant savings in energy consumption and capital cost over the operation of sequences based on conventional distillation column. Despite such advantages of the thermally coupled distillation system, the process is not widely used in industry because control and operation of the column are difficult. In this study, we propose several control schemes for thermally coupled distillation system to overcome the difficulties and make the column stable when the process is confronted with feed disturbances. Profile position control scheme shows best control performance among the proposed control schemes.
Hexafluoropropyleneoxide ($C_3F_6O$, HFPO) is highly expensive and it may be used as a raw material for the synthesis of various fluorine based compounds. Currently, extractive distillation method has gained considerable attention to collect the HFPO from a mixture of HFPO / hexafluoropropylene ($C_3F_6$, HFP). Optimized operating conditions are studied using a theoretical method for the extraction process. Among available solvents for the purification process, the use of 1,1-dichloro-1-fluoroethane exhibits a high purity of HFPO as a top product and minimize the required heat duty. Since the boiling point of the solvent increases as the pressure in the column increases, the enhanced extractive capability of the solvent led to the high purity of HFPO at the high pressure.
Kim, Jong Hwan;Lee, Doug Hyung;Hong, Sung Kyu;Park, Sang Jin
Korean Chemical Engineering Research
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v.46
no.2
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pp.348-355
/
2008
Recently, an understanding of new sources of liquid hydrocarbons such as bio-ethanol is economically very important. The present dissertation is also designed with purpose of developing the energy-saving process for the separation of bio-ethanol. In order to illustrate the predictability of proposed process for the separation of bio-ethanol, the experimental data from literatures and real plant data are used. Application of the thermodynamics of multicomponent mixtures and phase equilibria to the extractive distillation process with syntheses of heat exchanger network has enabled the development of energy-saving process for different separating agents. Developed process is capable of minimizing the energy usage and the environmental effect. This extractive process is also able to properly describe the effect of impurities, the choice of separating agent. Simulation results of extractive distillation using ethylene glycol show that impurities do not affect to extractive distillation operation and agent, ethylene glycol, was recycled without any loss. It is possible that extraction distillation has various heat network for anhydride ethanol and recovery of ethanol is maximized. Ethylene glycol as separating agent has a high boiling point to eliminate azeotropic point and on the contrary solubility of agent is low to be almost completed recovered. Proposed process is also the energy efficient process configuration in which 99.85mole% anhydride ethanol can be produced with low energy of 1.37198 (kg steam/kg anhydride ethanol).
A study on the selection of an optimal entrainer as the third component among water, aniline, 1,3-diethylbenzene, furfural, and MEK, for the extractive distillation of an azeotropic acetone/methanol system was performed using both the entrainer effect vapor-liquid equilibrium (VLE) and the relative volatility. In the case of water as the entrainer, a VLE curve without azeotropic point in the range of water composition from 0.3 up to 0.7 mole fraction could be obtained by both the experiment and the calculation using modified-UNIFAC model. For aniline and 1,3-diethylbenzene, however, VLE curve without azeotropic point could be obtained only at compositions above 0.7 mole fraction, which exhibited that they could be hardly utilized as the entrainer. Moreover, both furfural and MEK were verified to be improper entrainer since they formed an azeotropic phase. Relative volatility of water showed greater than 1.0 and increased with compositions, while those of the others decreased non-linearly, exhibiting that only water could be utilized as the proper entrainer for the extractive distillation of azeotropic acetone/methanol system.
We have designed an extractive distillation for separating maximum boiling azeotrope of acetone-chloroform system. PRO/II 9.4 was used to simulate the overall process. The VLE data adopted from Dortmund data bank was regressed to obtain a new set of binary interaction parameters. Three different entrainers were used for the separation process--dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG) and benzene--to test their viability for the acetone-chloroform system. Thermodynamic feasibility analysis was done through ternary map diagrams. Two different thermodynamic models, NRTL and UNIQUAC, were explored for the study of overall process.
In this study, comparative work has been performed between two-columns and three-columns configurations for an extractive distillation process to produce highly purified ethanol with not less than 99.7 wt% using dimethyl sulfoxide (DMSO) and ethylene glycol (EG) as extracting agents. Optimal ethanol concentration at a concentrator top stream which minimized the total reboiler heat duties was determined for a three-columns configuration for two different solvents. For the thermodynamic model, NRTL liquid activity coefficient model was used and PRO/II with PROVISION 9.4 at Schneider electric company was utilized. DMSO was proved to be a better solvent than EG and three-columns configuration is better than two- columns configuration in the total utility consumptions since some of the liquid water contained in the feed stream was removed at a concentrator bottom liquid stream.
Nylon membrane was used to separate ethanol-water by a pervaporation method. Experimental equations were derived to use the simulation of membrane-aided distillation using nylon. The increases in permeation pressure resulted in the decrease in selectivity and energy consumption. The energy cost to enrich ethanol from 94 wt% to 99.5 wt% was calculated to be 53.3 won/kg of ethanol with extractive distillation and 18.9 won/kg of ethanol with a pervaporation method. The saving energy by the pervaporation method is consumed by recycling the permeate residue into the distillation column in the membrane-aided distillation column. Therefore, membrane with the high selectivity to minimize the permeate residue recycle is required to effectively enrich ethanol in the membrane-aided distillation method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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