Heat-Pump Efficiency in Acetone-Methanol Extractive Distillation Depending on Feed Composition

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The application of heat pumps in extractive distillation is studied on the example of the acetone–methanol mixture. The dependence of the efficiency on the feed mixture composition is investigated. It is found that the most effective in the whole range of feed compositions is the scheme with a heat pump in which the compressed overhead vapor of the regeneration column heats its own reboiler. A criterion for estimating the energy savings is suggested, based on which a number of efficiency conditions of heat-pump application both in extractive distillation and in distillation in general are formulated. Proceeding from the obtained results, a preliminary discrimination algorithm for versions of the distillation schemes with heat pumps is offered.

About the authors

A. S. Burachuk

MIREA—Russian Technological University

Email: anton@burachuk.com
119571, Moscow, Russia

E. A. Anokhina

MIREA—Russian Technological University

Email: anton@burachuk.com
119571, Moscow, Russia

A. V. Timoshenko

MIREA—Russian Technological University

Author for correspondence.
Email: anton@burachuk.com
119571, Moscow, Russia

References

  1. Gil I.D. et al. Extractive distillation of acetone/methanol mixture using water as entrainer // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2009. V. 48. № 10. P. 4858.
  2. Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы. М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2010.
  3. Анохина Е.А., Сидорова Ю.И., Тимошенко А.В. Экстрактивная ректификация смеси ацетон–метанол с водой в комплексе с частично связанными тепловыми и материальными потоками // Вестник МИТХТ. 2011. Т. 6. № 5. С. 118–124.
  4. Kiss A.A., Infante Ferreira C.A. Heat pumps in chemical process industry. CRC Press. 2016. 442 p.
  5. Jana A.K. Advances in heat pump assisted distillation column: A review // Energy Conversion and Management. Elsevier. 2014. V. 77. P. 287–297.
  6. Infante Ferreira C.A., Spoelstra S., Hamoen E. How successful are heat pumps in Dutch process industry applications? // RCC Koude & Luchtbehandeling. 2009. № 102. P. 14–20.
  7. You X., Rodriguez-Donis I., Gerbaud V. Reducing process cost and CO2 emissions for extractive distillation by double-effect heat integration and mechanical heat pump // Applied Energy. Elsevier. 2016. V. 166. P. 128–140.
  8. Klauzner P.S. et al. Energy saving in the extractive distillation of isobutyl alcohol–isobutyl acetate with n-butyl propionate // Fine Chemical Technologies. 2020. V. 15. № 4. P. 14–29.
  9. Yaws C.L. Vapor Pressure – Organic Compounds // The 2 Handbook of Vapor Pressure. Elsevier, 2015. 314 p.
  10. Kurihara K., Nakamichi M., Kojima K. Isobaric vapor-liquid equilibria for methanol + ethanol + water and the three constituent binary systems // J. Chemical & Engineering Data. 1993. V. 38. № 3. P. 446–449.
  11. Verhoeye L., de Schepper H. The vapour-liquid equilibria of the binary, ternary and quaternary systems formed by acetone, methanol, propan-2-ol, and water // J. Applied Chemistry and Biotechnology. 2007. V. 23. № 8. P. 607–619.
  12. Iliuta M.C., Thyrion F.C. Vapour-liquid equilibrium for the acetone-methanol-inorganic salt system // Fluid Phase Equilibria. 1995. V. 103. № 2. P. 257–284.
  13. Luyben W.L. Capital cost of compressors for conceptual design // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. Elsevier. 2018. V. 126. P. 206–209.
  14. Iwakabe K. et al. Energy saving in multicomponent separation using an internally heat-integrated distillation column (HIDiC) // Applied Thermal Engineering. 2006. V. 26. № 13. P. 1362–1368.
  15. Anokhina E.A., Berdibekova S.A., Timoshenko A.V. Energy saving schemes for separation of benzene-cyclohexane-toluene mixture with different initial compositions by extractive distillation // Chemical Engineering Transactions. 2018. V. 69. P. 871–876.
  16. Клаузнер П.С. и др. Закономерности применения тепловых насосов в экстрактивной ректификации // Теорет. основы хим. технологии. 2022. Т. 56. № 3. С. 313–325.
  17. Klauzner P.S. et al. Use of partially thermally coupled distillation systems and heat pumps for reducing the energy consumption in the extractive distillation of an isobutanol–isobutyl acetate mixture using dimethylformamide // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. V. 54. № 3. C. 397–406.
  18. Chickos J.S., Acree W.E. Jr. Enthalpies of vaporization of organic and organometallic compounds // J. Physical and Chemical Reference Data. 2003. V. 32. № 2. P. 519–878.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (22KB)
Indexing metadata
3.

Download (167KB)
Indexing metadata
4.

Download (256KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.С. Бурачук, Е.А. Анохина, А.В. Тимошенко

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».