Собівартість виробництва аренов екстракцією сульфоланом нижче не тільки в порівнянні з екстракцією гликолями, а й іншими екстрагентами. Так, вона становить 89.4% від собівартості аренов, виділених з використанням змішаного екстрагента N метилпіролідон - етиленгліколь.
Сульфолан найбільш ефективний екстрагент аренов з Нафти - фракції з кінцем кипіння до 200 0 С.
З використанням методу UNIFAC в роботі розраховані рівноважні склади фаз в процесі екстракції бензолу з суміші з гексаном, селективність і ємність (растворяющая здатність) 21 полярного розчинника, а також енерговитрати при екстракції аренов і регенерації екстрагентів. Найбільш селективним і найкращим розчинником з урахуванням критерію мінімальних енергетичних витрат виявився сульфолан.
Метод UNIFAC був використаний і для моделювання фазових рівноваг рідина - рідина в системі сульфолан - арени С6 -С8 - алкани С6 -С8. Розраховані склади рівноважних екстрактної і рафінатной фаз задовільно узгоджуються з експериментальними даними.
Ряд патентів відноситься до методів регенерації сульфолан з екстрактної і рафінатной фаз в процесі екстракції аренов. Так, замість гострого водяної пари в якості відпарюєте агента пропонується бутан. З рафінатной фази сульфолан рекомендується адсорбувати на активованому вугіллі, а в якості десорбентов використовувати арени. Видалення сульфолан з екстрактної і рафінатной фаз можливо також адсорбцією сіліагелем або активованим оксидом алюмінію з подальшою десорбцією сульфолан сировиною - каталізата риформінгу.
Регенерувати сульфолан запропоновано дифузією через мембрани. Однак всі ці методи регенерації сульфолан не знайшли поки промислового застосування.
З екстрактної фази сульфолан регенерують відпарюванням вуглеводнів з гострим водяною парою, а з рафінатной фази - реекстракції водою. Для більш повного видалення сульфолан пропонується підвищувати лінійну швидкість промивної води: так, при промиванні рафінатной фази, що містить 2.7% (мол.) Аренів і 1.2% (мол.) Сульфолан, з лінійною швидкістю води 0.3 м / с р рафінаті залишається 50-100 ppm сульфолан, а при швидкості 1.85 м / с -10-12 ppm. Можна збільшити співвідношення води і рафінатной фази: рафінатьпропускать з лінійною швидкістю 1.5 -2.4, в той час як для реекстракції поліалкіленгліколю досить молярное співвідношення 0.5-1. Можливе застосування двухстадийной водної відмивання сульфолан з рафінатной фази.
Реконструкція блоку регенерації сульофлана на заводі в Токуяма (Японія) дозволила скоротити тривалість операцій за новою технологією на 38.3%. [5]
2.3. Процес оборотної ректифікації, як процес має мінімальну ентропією.
При звичайній адіабатичній ректифікації в колонах кінцевої протяжності в кожному перетині має місце неравновесность між парою, що піднімається з нижележащей ступені контакту, і рідиною, що стікає з вищерозміщеної ступені. У будь-якому перетині колон з диференціальною зміною складу фаз по висоті (плівкові, насадки) в прийнятих умовах також спостерігається неравновесность.
У адіабатичних ректифікаційних колонах нескінченної ефективності як дискретного типу зміни складу фаз, так і безперервного термодинамічна рівновага досягається тільки в зонах постійних концентрацій, де процес ректифікації стає оборотним.
Якщо рівновага фаз має місце в кожному перетині колони будь-якого типу, то здійснюється термодинамічно оборотний процес ректифікації. Такий процес характеризується наступними вимогами:
1. нескінченним числом ступенів поділу, що відповідає кожному складу, який лежить на траєкторії ректифікації;
2. нескінченно малою швидкістю зміни контактуючих фаз і їх кількостей;
3. диференціальним підведенням і відводом тепла по висоті колони ректифікації;
4. наявністю на кожному ступені поділу n-2 розподілених компонентів між кубом і дистилятом, де n - число компонентів, що надходять на цю стадію.
В процесі ректифікації відбувається, з одного боку, зміна ентропії потоків всередині колони, а з іншого боку, зміна ентропії джерела (в кип'ятильник) і приймача (в дефлегматоре) тепла. Ентропія потоків всередині колони ректифікації зменшується (ентропія продуктів менше ентропії сировини). Ентропія джерела і приймача тепла в сумі збільшується за рахунок передачі тепла від джерела з високою температурою до приймача з низькою температурою. У всіх реальних процесах ректифікації збільшення ентропії за рахунок передачі тепла значно більше, ніж її зменшення в самому процесі ректифікації за рахунок процесу поділу. Таким чином, в цілому відбувається збільшення ентропії, пов'язане з різними джерелами термодинамічних втрат (нерівномірність на тарілках, змішання потоків в харчуванні і на кінцях колони, гідравлічні опори, температурні напори в теплообмінниках і т. Д.).
Для термодинамічно оборотного процесу ректифікації сумарне зміна ентропії в самій ректифікаційної колоні, в джерелах і в приймачах тепла має дорівнювати нулю [1].
2.4. Способи наближення незворотних процесів ректифікації до процесу оборотної ректифікації.
В силу своїх особливостей процес оборотної ректифікації має найменшими енерговитратами, проте не може бути здійснений на практиці. З наведених у попередньому розділі вимог для реалізації процесу оборотної ректифікації на практиці повністю може бути здійснено лише четверте. Тому в реальних процесах може бути досягнуто лише наближення до термодинамічної оборотності за рахунок певних структурних особливостей схеми або удосконалення масообмінних пристроїв.
2.4.1. Колони з стріппінг-секціями.
Одним із способів наближення реальних процесів ректифікації до термодинамічно оборотним є застосування колон з стріппінг-секціями, які є прикладом колон з частково зв'язаними тепловими та матеріальними потоками. Колона зі стріппінг являє собою складну колону з додатковою бічною отпарной або зміцнює секцією, забезпеченою кип'ятильником або конденсатором відповідно. У стріппінг-секцію подається потік бічного погона, одна частина якого відбирається як продукт, а інша повертається назад в головну колону (див. Рис.6). На одній колоні може встановлюватися кілька стріппінг. Колони з стріппінг більш складні в управлінні у порівнянні з простими колонами, проте дозволяють істотно знизити енерговитрати, в зв'язку з чим вони отримали широке застосування в хімічній технології, особливо в процесах переробки нафти.
помилкові колони з бічною секцією: а - отпарной, б - зміцнює.
2.4.2. Багатокорпусна ректифікація.
Інший спосіб наближення незворотного процесу ректифікації до оборотного - багатокорпусна ректифікація. Схема установки багатокорпусної ректифікації зображена на рис.7. Установка складається з послідовності простих дистиляційних колон. Потік харчування F розподілений між колонами в установці. Особливість процесу полягає в тому, що дистилят попередньої колони використовується для підігріву куба наступної. Для цього необхідно виконання умови:
де tD1 і tD2 температура дистиляту 1-й і 2-й колони відповідно, а tW2 і tW3 температура куба 2-й і 3-й колони. Ця умова виконують підтриманням в колонах різного тиску, т. Е. P1> P2> P3. де P1. P2. P3 - робочі тиску 1-й, 2-й і 3-й колон відповідно, причому для зручності експлуатації і управління, тиску намагаються підбирати так, щоб тиск останньої колони в послідовності було атмосферним. Установки багатокорпусної ректифікації вимагають істотних капіталовкладень і мають обмеження в застосуванні вимогою щодо близьких температур кипіння і термічної стійкості компонентів суміші.
Поділ бінарної смесіABв схемою багатокорпусної ректифікації.