بهينه‌سازی تقطير استخراجی اتانول و آب با نرم افزار اسپن پلاس به همراه اعتبارسنجی تجربی
  •   آرشیو : نسخه پاییز و زمستان 1403
  •   کد پذیرش : 1255
  •   موضوع : مهندسی شیمی
  • نویسنده/گان : | عليرضا عباسعلی، مهدی محبی
  •   زبان : فارسی
  •   نوع مقاله : پژوهشی
  •   چکیده مقاله به فارسی : اين پژوهش به شبيه‌سازی فرآيند تقطير استخراجی برای جداسازی اتانول از پساب‌هاي صنعتي حاوی آب و نمک با استفاده از حلال اتيلن گليکول در نرم‌افزار Aspen Plus مي‌پردازد. هدف اصلي، بهينه‌سازی پارامترهای عملياتي کليدی شامل نسبت حلال به خوراک، نسبت جريان بازگشتي و نوع سينی های ستون تقطير برای حداکثرسازی بازيابی اتانول و کاهش مصرف انرژی است. نتايج شبيه‌سازی با داده‌های تجربي حاصل از يک ستون تقطير نيمه‌صنعتی اعتبارسنجی شد. مدل توانست به کارايی حذف نمک 98% دست يابد که نزديک به کارايي تجربی 96.5% است. همچنين با افزايش نسبت بازگشتی از 0.2 به 2، خلوص اتانول از 90% به بالاي 99% افزايش يافت. يکپارچه‌سازی حرارتی نيز منجر به کاهش 25% در مصرف انرژی شد.
  •   لیست منابع : [1] M. S. Rahman et al., "Recent developments of carboxymethyl cellulose," Polymers, vol. 13, no. 8, p. 1345, 2021.
    [2] M. Ravagnani, M. Reis, R. Maciel Filho, and M. Wolf-Maciel, "Anhydrous ethanol production by extractive distillation: A solvent case study," Process Safety and Environmental Protection, vol. 88, no. 1, pp. 67-73, 2010.
    [3] T. Perkar, N. Chokshi, and M. Joshipura, "Comparison of three solvents for extractive distillation of ethanol and water system," in Technologies for Sustainable Development: CRC Press, 2020, pp. 3-8.
    [4] I. Gil, A. Uyazán, J. Aguilar, G. Rodríguez, and L. Caicedo, "Separation of ethanol and water by extractive distillation with salt and solvent as entrainer: process simulation," Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 25, pp. 207-215, 2008.
    [5] A. Meirelles, S. Weiss, and H. Herfurth, "Ethanol dehydration by extractive distillation," Journal of Chemical Technology & Biotechnology, vol. 53, no. 2, pp. 181-188, 1992.
    [6] Y. Yang, Z. Fan, S. Wu, and K. Fang, "Research progress of separation of ethanol by water system extractive distillation with salt," Henan Chem Ind, China, vol. 31, pp. 21-23, 2014.
    [7] J. C. Card and L. M. Farrell, "Separation of alcohol-water mixtures using salts," Oak Ridge National Lab.(ORNL), Oak Ridge, TN (United States)1982.
    [8] J. M. Casas and J. Lagos, "Drowning-out crystallization of sodium molybdate in aqueous-ethanol solutions," Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly, vol. 26, no. 4, pp. 395-399, 2020.
    [9] C. M. P. de Freitas, D. B. S. A. Júnior, R. D. Martins, M. M. d. S. Dias, J. S. d. R. Coimbra, and R. d. C. S. de Sousa, "Simulation of ethanol recovery and economic analysis of pectin production on an industrial scale," Bioprocess and Biosystems Engineering, vol. 44, pp. 1639-1647, 2021.
    [10] I. Gil, L. García, and G. Rodríguez, "Simulation of ethanol extractive distillation with mixed glycols as separating agent," Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 31, pp. 259-270, 2014.
    [11] J. V. Rojas and L. Stinguel, "Modeling and simulating complete extractive distillation process of ethanol-water mixture using equilibrium-stage distillation model and efficiency correlations (Barros & Wolf) on EMSO platform," in Chemical engineering transactions, 2016.
    [12] S. C. Lee, H. C. Woo, and Y. H. Kim, "Energy-efficient ethanol recovery process using 2-methyl pentanol extraction," Fuel, vol. 310, p. 122393, 2022.
    [13] C. Duan and C. Li, "Novel energy-saving methods to improve the three-column extractive distillation process for separating ethyl acetate and ethanol using furfural," Separation and Purification Technology, vol. 272, p. 118887, 2021.
    [14] ک. ا. سمانه اميني آحور, ياسين مهدي زاده چله بري ,ماجد اميني ,احمد رمضاني سعادت آبادي, "شبيه سازي اثر لايه متخلخل روي فيلم ريزلن بر پارامترهاي انتقال حرارت و انتقال جرم با استفاده از ديناميک سيالات محسباتي," پژوهش در شيمي و مهندسي شيمي, vol. 14, p. 6, 1397.
    [15] A. Johnson and W. Furter, "Salt effect in vapor‐liquid equilibrium, part II," The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 38, no. 3, pp. 78-87, 1960.
    [16] S. Gebreyohannes, B. J. Neely, and K. A. Gasem, "Generalized nonrandom two-liquid (NRTL) interaction model parameters for predicting liquid–liquid equilibrium behavior," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 53, no. 31, pp. 12445-12454, 2014.
    [17] Z. Lei, H. Wang, R. Zhou, and Z. Duan, "Influence of salt added to solvent on extractive distillation," Chemical Engineering Journal, vol. 87, no. 2, pp. 149-156, 2002.
    [18] L. Zhang, X. Wang, X. Zhu, and D. Shen, "Experimental measurement and modeling of vapor–liquid equilibrium for the ternary systems water+ ethanol+ ethylene glycol, water+ 2-propanol+ ethylene glycol, and water+ 1-propanol+ ethylene glycol," Journal of Chemical & Engineering Data, vol. 61, no. 7, pp. 2596-2604, 2016.
    [19] E. Quijada-Maldonado, G. W. Meindersma, and A. De Haan, "Viscosity and density data for the ternary system water (1)–ethanol (2)–ethylene glycol (3) between 298.15 K and 328.15 K," The Journal of Chemical Thermodynamics, vol. 57, pp. 500-505, 2013.
    [20] Y. Tavan and S. H. Hosseini, "A novel integrated process to break the ethanol/water azeotrope using reactive distillation–Part I: Parametric study," Separation and Purification Technology, vol. 118, pp. 455-462, 2013.
    [21] F. Taufany, N. Soewarno, M. E. Sutanto, and I. R. Girsang, "Performance of appended wire mesh packing in sieve tray distillation column of ethanol-water system," Modern Applied Science, vol. 9, no. 7, pp. 148-153, 2015.
  •   کلمات کلیدی به فارسی : تقطير استخراجی، آب‌زدايی، شبيه‌سازی، برج تقطير، اسپن پلاس.
  •   چکیده مقاله به انگلیسی :
  •   کلمات کلیدی به انگلیسی :
  •  صفحات : 14-31
  •   دانلود فایل ( 1,002.64 KB )