Extracia hidrocarburilor aromatice din amestecuri folosind ca solvent dipropilenglicolul

Extracia hidrocarburilor aromatice din amestecuri folosind ca solvent dipropilenglicolulDoctorand: prep. ing. Marilena NicolaeConductor tiinific: prof. dr. ing. Florin OpreaMotivaia tezei: Normativele europene n vigoare referitoare la coninutul de hidrocarburi aromatice (benzen) al carburanilor impun concentraii tot mai reduse ale acestora n benzine

Scopul tezei: studiul posibilitii utilizrii dipropilenglicolului ca solvent pentru extracia hidrocarburilor aromatice din amestecuri de hidrocarburiConinutul tezei1 Introducere

2 Echilibre de faze n sisteme solvent-hidrocarburi

3 Determinri experimentale ale echilibrului de faze n sistemele binare formate din dipropilenglicol i hidrocarburi C6 - C8

4 Evaluarea calitilor de solvent ale dipropilenglicolului pe baza modelelor termodinamice determinate

5 Simularea funcionrii coloanei de extracie a hidrocarburilor aromatice din benzin folosind ca solvent dipropilenglicolul

6 Concluzii generaleProcedeul Edeleanu (1907) solvent: SO2 lichidProcedeul Furfurol solvent: furfurolProcedeul Duosol solvent: fenol+propanProcedeul UDEX solvent: dietilenglicolProcedeul Sulfolan solvent: sulfolanProcedeul TETRA solvent: tertraetilenglicolProcedeul Arosolvan solvent: N-metil-pirolidonaProcedeul Morphylex solvent: N-formilmorfolinaProcedeul DMSO solvent: dimetil sulfoxid1 INTRODUCERESolveni noi - lichidele ionice (IL)

IL sruri/oxizi ( cationi organici + diveri anioni) cu temperatur de topire redus

Avantaje: - presiuni de vapori foarte mici - stabilitatea termic ridicat - proprieti de solvire bune - inflamabilitate redus Dezavantaje:- recuperarea solventului se realizeaz prin stripare cu azot i implic intervale de timp mari, ceea ce face imposibil aplicarea procesului la nivel industrial- regenerarea solventului prin fracionare impune anumite condiii de operare pentru a putea separa hidrocarburile care afecteaz ns stabilitatea chimic a solventului.Procedeul UDEX : DEG + 1012% mas ap 150C i 8-9 bar raia solvent/materie prim: 15/1

Procedeul TETRA: tetraetilenglicol + 4% mas ap 100C raia solvent/materie prim: 7/1 Studiul utilizrii propilenglicolilor ca solveni de extracie a hidrocarburilor aromatice a nceput n anul 2003. Primul propilenglicol studiat: monopropilenglicolul (MPG sau 1,2-propandiolul). Utilizarea glicolilor n extracia hidrocarburilor aromatice2 ECHILIBRE DE FAZE N SISTEME SOLVENT - HIDROCARBURI

Echilibrul lichid-lichid

Echilibrul lichid-vapori

Modelul termodinamic UNIQUAC

Modelul termodinamic NRTL

3 DETERMINAREA ECHILIBRULUI LICHID-LICHID I A ECHILIBRULUI LICHID-VAPORI N SISTEMELE BINARE DPG HIDROCARBURI C6 C8

Separarea i purificarea solventului

DPG: 99,88% masDeterminarea echilibrului lichid-lichiddipropilenglicol n-hexandipropilenglicol ciclohexandipropilenglicol n-heptandipropilenglicol izooctan dipropilenglicol n-octan

dipropilenglicol benzendipropilenglicol toluendipropilenglicol etilbenzendipropilenglicol o-xilendipropilenglicol m-xilendipropilenglicol p-xilenamestecuri parial miscibileamestecuri total miscibiledeterminarea echilibrului lichid - vaporiDeterminarea echilibrului lichid-lichid - prin metoda punctului de tulburare

Aparat pentru determinarea echilibrului lichid-lichid a amestecurilor binare dipropilenglicol - hidrocarburi

Curbele de solubilitate pentru amestecurile : DPG n-hexan, DPG ciclohexan, DPG n-heptan la presiune atmosferic

Curbele de solubilitate pentru amestecurile : DPG n-octan i DPG izooctan la presiune atmosfericDeviaiile relative ale constantelor de repartiie pentru amestecul binar n-hexan (1) + DPG (2), obinute din regresia cu modelul NRTL cu 5, 6 i 8 parametri Deviaiile relative ale constantelor de repartiie pentru amestecul binar ciclohexan (1) + DPG (2), obinute din regresia cu modelul NRTL cu 5, 6 i 8 parametri

T/CNRTL 5 NRTL 6NRTL 8Deviaie , % Deviaie ,% Deviaie , % Deviaie ,% Deviaie , % Deviaie ,% 256.3447-1.09483.1739-2.00050.68041.166830-6.0024-1.8580-3.5806-1.3823-1.3987-2.961535-7.38892.0009-3.25072.8080-1.17431.032140-4.59412.2851-1.08302.99593.90551.345245-1.5075-0.6313-0.1945-0.2917-2.8963-1.0873501.4333-0.67980.8565-0.9687-1.1581-0.6622553.85581.17551.88120.46001.99432.0634606.0357-1.15782.0400-2.4336-0.7235-1.3254Deviaii relative medii-0.227920.00497-0.0196-0.10161-0.0963-0.0536

T/CNRTL 5 NRTL 6NRTL 8Deviaie , % Deviaie ,% Deviaie , % Deviaie ,% Deviaie , % Deviaie ,% 252.11703.15651.48180.5106-0.1972-0.5926300.28220.2693-3.50281.65860.40551.220935-6.7778-2.98911.8034-0.78620.1016-0.278340-2.7330-3.25040.5723-1.1107-0.2899-0.2267450.3322-3.22220.4995-2.2681-0.6925-1.0976502.18650.83191.7895-0.56420.40590.7191553.30222.74830.93240.37320.47621.0730603.57081.7880-0.4146-0.75150.3487-0.9953652.55202.6930-1.78221.58270.0270-0.1099702.51720.9953-2.80523.4535-0.40880.3570Deviaii relative medii0.734930.30207-0.142600.209800.01750.0069

Deviaiile relative ale constantelor de repartiie pentru amestecul binar n-heptan (1) + DPG (2), obinute din regresia cu modelul NRTL cu 5, 6 i 8 parametri Deviaiile relative ale constantelor de repartiie pentru amestecul binar n-octan (1) + DPG (2), obinute din regresia cu modelul NRTL cu 5, 6 i 8 parametri

T/CNRTL 5 NRTL 6NRTL 8Deviaie , ,% Deviaie ,% Deviaie , ,% Deviaie ,% Deviaie ,% Deviaie ,% 25-0.833600.31860.02511-0.5426-0.1398-1.2799300.692712.03210.156851.83400.03531.7541400.36567-1.03250.21680-0.69700.3121-0.241345-0.00671-0.30890.057720.14400.21130.700050-0.22557-1.6168-0.21818-0.99300.0403-0.533055-0.20806-2.1960-0.55902-1.4466-0.2015-1.179260-0.00407-0.8267-0.77636-0.2483-0.4483-0.1722650.030620.68650.030710.6980-0.17650.6143700.173691.03100.677130.54600.18980.1533750.569732.03720.775190.87730.31290.1416Deviaii relative medii0.055440.012440.038600.017190.0136-0.0042T/CNRTL 5 NRTL 6NRTL 8Deviaie ,% Deviaie ,% Deviaie ,% Deviaie ,% Deviaie ,% Deviaie ,% 255.30584.05202.12380.76990.21471.211935-1.9910-3.5575-1.8690-2.1985-0.3728-1.750045-3.9359-5.7803-1.7164-3.1014-0.0259-2.303850-3.5244-0.4521-0.98021.20090.07730.5411552.4484-2.87593.3558-1.2844-0.1967-0.564160-6.54983.1193-2.79203.10521.27371.782965-1.05772.60190.46212.10410.14281.5170701.70940.20621.8291-0.5503-0.38520.2563752.02291.14421.2473-0.1554-0.28070.3498800.63590.9979-0.7803-0.57130.8286-0.3088853.3096-1.77200.1583-3.23140.0344-1.6758905.30222.44680.52101.5094-0.91470.1609Deviaii relative medii0.30630.01090.12996-0.200260.0155-0.0138

Parametrii binari de interaciune ai amestecurilor binare studiate, specifici modelului NRTL cu 8 parametri Deviaiile relative ale constantelor de repartiie pentru amestecul binar izooctan (1) + DPG (2), obinute din regresia cu modelul NRTL cu 5, 6 i 8 parametri Deviaiile constantelor de repartiie rezultate n urma regresiei datelor de echilibru lichid-lichid cu modelul termodinamic UNIQUAC prezint valori foarte mari comparativ cu modelul NRTL 8, din acest motiv nemaifiind prezentate.

T/CNRTL 5 NRTL 6NRTL 8Deviaie , % Deviaie ,% Deviaie , % Deviaie ,% Deviaie ,% Deviaie ,% 27.2-0.7502-7.3279-1.3557-7.2730-0.0309-1.4442351.70363.34361.43613.4429-0.38033.449140.21.68401.39061.67761.45890.5201-0.6409451.00380.32361.18940.35910.9291-2.677750-0.23904.37140.03254.3285-0.08801.295255-0.73371.0736-0.42731.0214-0.1421-1.310260.2-1.08643.3518-0.84613.2071-0.69451.746965.2-0.8393-1.0172-0.7202-1.0930-0.7093-0.481470-0.4820-3.8098-0.4565-3.82370.0910-1.071374-0.0221-4.1196-0.1514-4.11640.35660.0560Deviaii relative medii0.02389-0.241990.03784-0.24882-0.0148-0.1078Parametri binari de interaciune NRTL n-hexan DPG ciclohexan DPG n-heptan DPG n-octan DPGizooctan DPG-24.4868311.86737-3.321812-2.76960120.327069456.435-6634.5152561.6571267.01-13364.996122.689991632.5-110584.7305748.9259572416.04795-2.24750520.9156716.26108-19.91175-5421.0022030.599-11614.13-10568.4815575.491679.672-332001.618719522111741-2565866-0.7056915-6.0452080.33508480.52832790.37761790.002474510.013886610.00026514-0.000272260.00013371

Determinarea echilibrului lichid-vapori

1 - baie de termostatare din sticla transparent; 2 - ulei de termostatare; 3 - nivelul uleiului n baia de termostatare; 4 - celula de echilibru; 5 - proba de analizat creia i se determin presiunea de vapori; 6 - tub manometric n forma de U cu mercur ; 7 - scara gradata; 8 - ventil de comunicare ntre braele tubului cu mercur; 9 -rezervor cu ulei de temperatura constant pentru baia de termostatare; 10 - senzor de temperatur; 11 - termometru digital; 12 - senzor de presiune; 13 - indicator de presiune digital (DPI); 14 - robinet comunicare cu pompa de vacuum;15 - vacuum; 16 - robinet admisie aer; 17 - aer. Aparat pentru determinarea echilibrului lichid-vapori al amestecurilor binare dipropilenglicol hidrocarburi aromatice

Curbele presiunilor de vapori ale amestecurilor: a) benzen DPG; b) toluen - DPGab

cdCurbele presiunilor de vapori ale amestecurilor: c) o-xilen DPG; d) etilbenzen- DPG

efCurbele presiunilor de vapori ale amestecurilor: e) m-xilen DPG; f) p-xilen DPG Deviaiile absolute maxime i medii ale presiunii i concentraiei n faza lichid ale celor doi componeni ai amestecului binar

benzen-DPGNRTL 3NRTL5NRTL6NRTL8Deviaia absolut maxim a presiunii, %-4.493-1.5803-6.0876-5.6016Deviaia absolut medie a presiunii,%1.04740.24161.01730.904Deviaia absolut maxim a concentraiei benzenului in faza lichid,%-38.52112.47-27.1127-25.5043Deviaia absolut medie a concentraiei benzenului in faza lichid,%8.06340.4594.29594.5591Deviaia absolut maxim a concentraiei DPG in faza lichid,%-10.14222.53767.512310.2786Deviaia absolut medie a concentraiei DPG in faza lichid,%2.87790.34061.87171.9093toluen-DPGNRTL 3NRTL5NRTL6NRTL8Deviaia absolut maxim a presiunii,%-6.77091.6145-7.571-7.2493Deviaia absolut medie a presiunii,%1.27640.51480.97740.8377Deviaia absolut maxim a concentraiei toluenului in faza lichid,%-32.6002-3.0988-17.0125-16.6955Deviaia absolut medie a concentraiei toluenului in faza lichid,%5.81960.71263.24653.3402Deviaia absolut maxim a concentraiei DPG in faza lichid,%-10.88763.1112-8.216-5.1694Deviaia absolut medie a concentraiei DPG in faza lichid,%2.57330.58331.8641.6159etilbenzen-DPGNRTL 3NRTL5NRTL6NRTL8Deviaia absolut maxim a presiunii,%-12.56551.91724.2343-1.7286Deviaia absolut medie a presiunii,%1.56890.60490.61560.3416Deviaia absolut maxim a concentraiei etilbenzenului in faza lichid,%-34.64642.3623-5.7833-6.6331Deviaia absolut medie a concentraiei etilbenzenului in faza lichid,%4.90170.34830.80450.7237Deviaia absolut maxim a concentraiei DPG in faza lichid,%-11.6667-0.89284.07844.6923Deviaia absolut medie a concentraiei DPG in faza lichid,%2.83450.14881.01320.5297o-Xilen-DPGNRTL 3NRTL5NRTL6NRTL8Deviaia absolut maxim a presiunii,%-14.2249-1.5996-24.5164-3.2065Deviaia absolut medie a presiunii,%1.63830.46365.10850.5488Deviaia absolut maxim a concentraiei o-xilenului in faza lichid,%-24.85013.835818.0182-7.6844Deviaia absolut medie a concentraiei o-xilenului in faza lichid,%5.55340.45976.54350.6432Deviaia absolut maxim a concentraiei DPG in faza lichid,%-13.224-6.1648-26.5873-4.8315Deviaia absolut medie a concentraiei DPG in faza lichid,%3.19940.654711.57430.8881Deviaiile absolute maxime i medii ale presiunii i concentraiei n faza lichid ale celor doi componeni ai amestecului binar

m-Xilen-DPGNRTL 3NRTL5NRTL6NRTL8Deviaia absolut maxim a presiunii,%-12.8281-1.7102-3.0171-1.7161Deviaia absolut medie a presiunii,%1.6860.54380.66910.3153Deviaia absolut maxim a concentraiei m-xilenului in faza lichid,%-26.33253.6167-10.8638-10.5112Deviaia absolut medie a concentraiei m-xilenului in faza lichid,%5.38890.7840.62991.9606Deviaia absolut maxim a concentraiei DPG in faza lichid,%-0.062384-5.8436-5.0913-4.3864Deviaia absolut medie a concentraiei DPG in faza lichid,%0.0136680.76771.27660.815p-Xilen-DPGNRTL 3NRTL5NRTL6NRTL8Deviaia absolut maxim a presiunii,%-6.8076-2.0988-3.7685-1.7701Deviaia absolut medie a presiunii,%1.7640.64451.27550.3677Deviaia absolut maxim a concentraiei p-xilenului in faza lichid%-24.6043.5812-8.3626-21.0026Deviaia absolut medie a concentraiei p-xilenului in faza lichid,%3.5580.7460.64630.7765Deviaia absolut maxim a concentraiei DPG in faza lichid,%-8.4531-6.6862-2.6914-2.3521Deviaia absolut medie a concentraiei DPG in faza lichid,%2.85580.8570.71850.6296Deviaiile absolute maxime i medii ale presiunii i concentraiei n faza lichid ale celor doi componeni ai amestecului binar

Datele de echilibru lichid-vapori s-au prelucrat prin regresie i cu modelul UNIQUAC cu 2, respectiv cu 4 parametri binari de interaciune. Modelul UNIQUAC 2 a condus la valori mari ale deviaiilor mrimilor calculate fa de cele ale mrimilor msurate experimental. Modelul UNIQUAC 4 a condus la valori satisfctoare ale deviaiilor mrimilor calculate ce pot fi comparate cu cele obinute cu modelul NRTL 5.

Parametri binari de interaciune NRTL benzen DPG toluen DPG etilbenzen DPG o-xilen DPGm-xilen DPGp-xilen DPG2.057632.87115-0.19214-0.03556-3.378992.99324370.5516423.679986.40341572.62586.195721.2453-2.19241-2.71711-2.68897-2.12113-1.22426-3.68925587.4975506.8978998.8956208.8128142.8919599.23810.367110.180540.318430.119330.182120.09886

Parametrii binari de interaciune ai modelului NRTL 5 specifici amestecurilor binare DPG hidrocarburi aromatice C6 C8

a) Deviaiile absolute procentuale ale valorilor presiunii de vapori experimental fa de valorile calculate cu modelul NRTL5 (), i cu modelul UNIQUAC4 (), n cazul amestecului benzen-DPG b) deviaiile absolute procentuale ale valorilor presiunii de vapori experimental fa de valorile calculate cu modelul NRTL5 (), i cu modelul UNIQUAC4 (), n cazul amestecului toluen-DPGa)b)c) Deviaiile absolute procentuale ale valorilor presiunii de vapori experimental fa de valorile calculate cu modelul NRTL5 (), i cu modelul UNIQUAC4 (), n cazul amestecului etilbenzen-DPG d) Deviaiile absolute procentuale ale valorilor presiunii de vapori experimental fa de valorile calculate cu modelul NRTL5 (), i cu modelul UNIQUAC4 (), n cazul amestecului o-xilen-DPG

c)d)

e) Deviaiile absolute procentuale ale valorilor presiunii de vapori experimental fa de valorile calculate cu modelul NRTL5 (), i cu modelul UNIQUAC4 (), n cazul amestecului m-xilen-DPG f) deviaiile absolute procentuale ale valorilor presiunii de vapori experimental fa de valorile calculate cu modelul NRTL5 (), i cu modelul UNIQUAC4 (), n cazul amestecului p-xilen-DPG

Deviaiile absolute procentuale ale valorilor experimentale ale compoziiei n faza lichid, fa de cele calculate cu modelele NRTL 5 i UNIQUAC 4e)f)

Modelul termodinamic

NRTL 5UNIQUAC 4Deviaie absolut maxim, %Deviaie absolut medie, %Deviaie absolut maxim, %Deviaie absolut medie, %benzen + DPG2.4700.459-7.570.957toluen + DPG-3.0100.713-8.5141.286etilbenzen + DPG2.360.3484.180.483o-xilen + DPG3.830.459-7.5160.788m-xilen + DPG3.6160.784-9.5830.990p-xilen + DPG3.5810.46-8.8091.229264 EVALUAREA CALITILOR DE SOLVENT ALE DIPROPILENGLICOLULUI PE BAZA MODELELOR TERMODINAMICE DETERMINATE

Variaia selectivitii DEG cu temperatura, pentru hidrocarburile aromatice din fracii de hidrocarburi C6 C8 (valori calculate n PRO/II cu modelul NRTL completat cu UNIFAC) Variaia cu temperatura a puterii de solvire i a selectivitii dietilenglicolului pentru hidrocarburile aromatice din fracii de hidrocarburi C6 C8 (valori calculate de P. Alessi ) Variaia selectivitii DEG cu temperatura, pentru hidrocarburile aromatice din fracii de hidrocarburi C6 C8 (valori experimentale (Farca, 1983))SelectivitiT/C 2516.9117.1515.616.3144517.0115.6114.1215.3256016.3915.07712.84414.0667T/C 250.00680.00460.00290.1210.07480.045917.7916.2615.83500.01050.00720.00500.1390.08780.057113.2412.1911.42700.01360.00980.00680.15250.1000.06511.2110.29.56

T/C 2018.88111.54521.90218.35325.62225.62225.6223017.85911.01420.61517.35323.98823.98823.9884016.90211.01418.29616.41922.46922.46922.4695016.00810.51417.25515.54721.05821.05821.0586015.17210.04516.28614.73319.75119.75119.7517014.3909.60316.28613.97418.53918.53918.5398013.6609.18715.38413.26617.41717.41717.4179012.9778.79514.54512.60516.37816.37816.37810012.3388.42713.76411.98815.41615.41615.41611011.7408.07913.03711.41114.52514.52514.52512011.1797.75212.36010.87213.70013.70013.700

Variaia selectivitii DPG pentru hidrocarburile aromatice i nearomatice C6 C8, la diferite raii de solvent

T/C

Raie de solvent 2:1 mas2071.02225.56316.04352.94618.6903024.00916.57813.78437.39816.2064013.04110.72811.50125.92513.594509.1667.0659.48218.06111.217607.3154.7417.75612.6639.126706.0563.2276.2268.8107.231804.8062.2164.7685.9045.417903.2811.5293.2253.5383.541Raie de solvent 4:1 mas2085.19032.42818.40168.66421.9203027.85320.07815.78347.27119.0184014.89412.55013.16332.16215.9875010.4518.06610.90922.19913.274608.4245.3239.03115.55310.920707.1243.5797.39410.9038.805Raie de solvent 6:1 mas2091.83236.11519.55477.32223.5453029.59021.81016.69452.39320.3944015.71613.39313.87235.26017.1415011.0288.51611.51824.24714.282Raie de solvent 8:1 mas2095.67438.47720.26783.04324.5703030.57022.84917.20755.60221.2414016.17413.87514.23537.14117.8485011.3598.77011.83125.50114.913Raie de solvent 10:1 mas2098.17640.15520.76787.24425.3003031.19323.54317.52457.83821.8334016.46414.18614.42838.42618.347T/CRaie de solvent 2:1 mas2053.72518.96448.78017.21946.60316.4513037.84016.39834.53814.96733.16714.3734026.15613.71623.97812.57423.17912.1545018.14611.27016.71110.37916.26010.0996012.6599.12311.7198.44511.4718.267708.7667.1958.1646.7018.0366.596805.8535.3715.4965.0435.4374.989903.5033.5063.3353.3373.3153.317Raie de solvent 4:1 mas2069.22022.09763.02420.11960.26419.2383047.55619.13243.44417.47841.83316.8304032.27116.04129.54714.68728.70514.2685022.17013.25620.35812.17319.93811.9226015.44510.84414.2409.99814.0339.8537010.7738.7009.9858.0649.8817.979Raie de solvent 6:1 mas2077.43623.58070.87821.58367.76520.6353052.39320.39448.03318.69746.36418.0474035.16317.09432.25315.67931.49915.3135024.05414.16822.10013.01721.79612.838Raie de solvent 8:1 mas2082.63624.44976.07222.50772.70321.5103055.26121.11150.87919.43749.23718.8104036.78917.67933.84616.26433.24515.9765025.11314.68523.12113.52122.97213.434Raie de solvent 10:1 mas2086.28825.02379.88323.16676.31422.1313057.12621.56452.83219.94351.27419.3554037.78018.03834.88416.65534.48016.463

Prezentarea comparativ a variaiei puterii de solvire cu temperatura i raia de solvent a DPG pentru hidrocarburile aromatice C6 - C8

Prezentarea comparativ a variaiei selectivitii cu temperatura i raia de solvent a DPG pentru hidrocarburile aromatice C6 - C8Variaia selectivitii soluiilor apoase de DPG pentru benzen fa de hidrocarburile nearomatice C6Variaia selectivitii soluiilor apoase de DPG pentru toluen fa de heptanVariaia selectivitii soluiilor apoase de DPG pentru hidrocarburile aromatice C8 (etilbenzen, xileni) fa de hidrocarburile nearomatice C8, la diferite raii de solventT/CDPG anhidruDPG+4% masa apaDPG+8% masa apaDPG+12% masa apaRatie de solvent 2:1 masic2018.79710.06565.06532.7913309.8075.31193.02441.9095405.8863.56782.31111.6352503.9902.73121.98091.5443602.8772.19181.74341.4731702.1051.75551.49621.3421801.5171.37501.2300901.0431.05260.9769T/CDPG anhidruDPG+4% masa apaDPG+8% masa apaDPG+12% masa apaRatie de solvent 2:1 masic2016.04311.95739.74928.52863013.78410.32248.47537.47984011.5018.83857.39996.6282509.4827.58206.49985.9118607.7566.49725.70595.2647706.2265.51454.96584.6457804.7684.57884.2496903.2253.64253.5416T/CDPG anhidruDPG+4% masa apaDPG+8% masa apaDPG+12% masa apaRaie de solvent 2:1 masic2052.71531.406427.303725.01653043.21625.517322.163020.43054034.13720.436117.949016.71615026.50416.298314.506513.61876020.31812.904911.619510.95447015.22610.07199.16378.64928010.8577.67527.0804906.8485.62095.33475 SIMULAREA FUNCIONRII COLOANEI DE EXTRACIE A HIDROCARBURILOR AROMATICE DIN BENZIN FOLOSIND CA SOLVENT DIPROPILENGLICOLULPe baza modelelor termodinamice determinate anterior (NRTL 8 i NRTL 5) s-au simulat:- coloana simpl de extracie (fr reflux)- coloan de extracie cu reflux de extract de aceeai compoziie cu a extractului liber de solvent- coloan de extracie cu reflux de rafinat de aceeai compoziie cu a rafinatului liber de solvent

Pentru fiecare variant de simulare n parte s-au calculat:- gradele de recuperare ale hidrocarburilor aromatice n produsul extract- gradele de recuperare ale hidrocarburilor nearomatice n produsul rafinat- concentraia hidrocarburilor aromatice n extractul liber de solvent- concentraia hidrocarburilor nearomatice n rafinat1) coloane de extracie cu DEG cu 3 pn la 12 talere, la raii de solvent de la 1:1 pn la 4:1 masic la presiunea de 8 bar i temperatura de 148C

2) coloane de extracie cu DPG cu 3 pn la 12 talere, la raii de solvent de la 1:1 pn la 4:1 masic la presiunea de 2 bar i temperatura de 40C

Coloana simpl, fr refluxGradele de recuperare ale hidrocarburilor aromatice i nearomatice n produsele de extracie n cazul funcionrii coloanei simpleConcentraiile hidrocarburilor aromatice i nearomatice (% masa) n produsele de extracie n cazul funcionrii coloanei simpleGrade de recuperare ale aromaticelor in extract, %Raie de solvent (DEG)Raie de solvent (DPG)Nr. talere1:12:13:14:11:12:13:14:1323.8746.4663.9175.9598.9699.7999.9399.97624.1148.9169.8183.87100100100100924.1349.3571.5186.071001001001001224.1149.4372.3286.77100100100100Grade de recuperare ale nearomaticelor in rafinat, %Raie de solvent (DEG)Raie de solvent (DPG)Nr. talere1:12:13:14:11:12:13:14:1397.7395.4793.3191.2556.2858.1654.7350.00697.7895.4493.2591.1955.7258.0254.5254.52997.6895.3093.1491.1255.7158.0254.5249.541297.7995.4093.1291.1155.7158.0254.5149.53Concentraia aromaticelor in extract, % masRaie de solvent (DEG)Raie de solvent (DPG)Nr. talere1:12:13:14:11:12:13:14:1390.9690.6490.0189.1268.1269.2567.5765.37691.0290.9690.6389.9468.0769.2267.4967.49991.0291.0190.7890.1468.0669.2267.4865.171291.0291.0290.8490.2168.0669.2267.4865.16Concentraia nearomaticelor in rafinat, % masRaie de solvent (DEG)Raie de solvent (DPG)Nr. talere1:12:13:14:11:12:13:14:1357.6365.3873.2580.0898.2899.6699.8899.95657.7065.9774.9282.7899.97100100100957.7166.6277.6087.3999.991001001001257.7366.6578.0987.9599.99100100100Coloana cu reflux, solvent DEG, n condiiile din industrie

SOLVENT: DEG, ratie de solvent 15: 1 mas, ratie de reflux 0.7 volum fa de extractul liber de solventNume fluxSolventAlimentareRafinatExtractRefluxTemperatura C148148148148148Presiunea, bar88888Debit volumic,m3/h294.0731.3222.83336.4530.45Debit masic, kg/h296460.0019764.0013127.36328687.2525590.86Debite pariale, kg/hSolventAlimentareRafinatExtractReflux Hexan0.004622.805617.62136.121131.76 Benzen0.003806.5541.1512678.178911.13 Ciclohexan0.001472.421466.38513.73507.90 Heptan0.003160.263097.581246.461184.23 Izooctan0.00745.101005.074.59264.71 Apa29646.000.00101.4629544.530.00 Toluen0.005012.15688.1016057.1311733.19 Octan0.00166.02198.512.3734.89 Etilbenzen0.00175.9012.05575.74411.88 p-xilen0.00160.09208.50326.45374.89 m-xilen0.00343.89438.34710.37804.88 o-xilen0.0098.821.72328.50231.39 DEG266814.000.00250.88266563.080.00n industrie concentraia aromaticelor n extract este de 89% mas, iar concentraia aromaticelor n rafinat este de aproximativ 13.5 % masGradele de recuperare i concentraiile hidrocarburilor aromatice i nearomatice n extract i n rafinat, n cazul simulrii coloanei de extracie n condiiile de funcionare din industrie.Indicator de performanNumr de talere teoretice36912Grad recuperare Ar in extract, %88.7395.6797.4398.07Grad recuperare Ar in rafinat, %11.274.332.571.94Ar/NeAr in extract14.4916.1216.7417.08Ar/NeAr in rafinat0.320.120.070.05Concentraie Ar in extract, % mas (calculate fr solvent)93.5494.1694.3694.47Concentraie Ar in rafinat, % mas24.1810.886.735.15Grad recuperare NeAr in extract, %14.7814.3214.0413.85Grad recuperare NeAr in rafinat, %85.2285.6785.9486.14

Coloana cu reflux de extract de aceeai compoziie ca a extractului liber de solventRaie de solvent 1:1 4:1 masRaie de reflux 0.10.5 volum fa de extractul liber de solventSOLVENT: DPG, raie de solvent 2:1 mas, raie de reflux 0.1 volum fa de extractul liber de solventNume fluxAlimentareSolventExtractRafinatSC_ExtractRefluxTemperatura C404040404040Presiunea, bar222222Debit masic, kg/h19764.0039528.0054874.725947.6215378.551537.68Debite pariale, kg/hAlimentareSolventExtractRafinatSC_ExtractReflux Hexan4622.800.001711.683081.481711.68171.15 Benzen3806.550.004226.100.994226.10422.56 Ciclohexan1472.420.00768.83780.10768.8376.87 Heptan3160.260.001790.031548.351790.03178.98 Izooctan745.100.00400.53384.43400.5340.05 Toluen5012.150.005564.171.685564.17556.35 Octan166.020.0052.81118.4752.815.28 Etilbenzen175.900.00195.280.05195.2819.53 p-xilen160.090.00177.670.10177.6717.77 m-xilen343.890.00381.750.14381.7538.17 o-xilen98.820.00109.710.03109.7110.97 DPG0.0039528.0039496.1731.810.000.00Gradele de recuperare i concentraiile globale ale hidrocarburilor aromatice i nearomatice n produsele de extracie n cazul funcionrii coloanei cu reflux de extractGrade de recuperare, %Aromatice n extractNearomatice n rafinatRaie de refluxRaie de refluxRaie de solvent0.10.30.50.10.30.51:1------2:199.92--55.58--3:199.9299.8799.7652.9348.0639.814:199.9199.9399.9548.7445.3739.06Concentraii globale, % masAromatice n extractNearomatice n rafinatRaie de refluxRaie de refluxRaie de solvent0.10.30.50.10.30.51:1------2:169.28--99.95--3:167.9868.6668.6599.9899.9999.994:165.9967.34768.2499.9999.9999.99

Coloana cu reflux de rafinat de aceeai compoziie ca a rafinatului liber de solventRaie de solvent 1:1 4:1 masRaie de reflux 0.50.9 volum fa de rafinatul liber de solventSOLVENT: DPG, raie de solvent 1:1 mas, raie de reflux 0.5 volum fa de rafinatul finitNume fluxAlimentareSolventExtractRafinat SC_RafinatRefluxTemperatura C404040404040Presiunea, bar222222Debit molar,kmol/h221.11147.30305.99124.76124.3262.16Debit masic,kg/h197641976433803.3511419.7311359.705679.85Debite pariale, kg/hAlimentareSolventExtractRafinat SC_RafinatReflux Hexan4622.800.001760.665751.555751.552875.78 Benzen3806.550.003806.041.011.010.51 Ciclohexan1472.420.00738.991472.621472.62736.31 Heptan3160.260.001581.163153.873153.871576.94 Izooctan745.100.00363.65763.20763.20381.60 Toluen5012.150.005011.191.921.920.96 Octan166.020.0059.18215.12215.12107.56 Etilbenzen175.900.00175.870.060.060.03 p-xilen160.090.00160.020.140.140.07 m-xilen343.890.00343.810.170.170.08 o-xilen98.820.0098.800.030.030.02 DPG0.001976419703.9760.030.000.0039Gradele de recuperare ale hidrocarburilor aromatice i nearomatice n produsele de extracie n cazul funcionrii coloanei cu reflux de rafinatGrade de recuperare aromatice n extract, %Raie de reflux0.50.60.70.80.9Raie de solvent1:199.9699.9699.9499.9199.832:110010099.9999.9999.993:11001001001001004:1100100100100100Grade de recuperare nearomatice n rafinat, %Raie de reflux0.50.60.70.80.9Raie de solvent1:171.6775.6380.2185.4691.472:173.4577.3381.6686.6692.163:170.6274.7679.4884.9191.174:166.3370.9676.1282.2989.5740Concentraiile globale ale hidrocarburilor aromatice i nearomatice n produsele de extracie n cazul funcionrii coloanei cu reflux de rafinatConcentraii globale aromatice n extract, % masRaie de reflux0.50.60.70.80.9Raie de solvent1:168.0668.0568.0568.0368.002:169.2269.2269.2269.2269.233:167.4967.4967.4967.5067.524:165.1965.1965.1965.2065.21Concentraii globale nearomatice n rafinat, % masRaie de reflux0.50.60.70.80.9Raie de solvent1:199.9799.9799.9799.9799.972:11001001001001003:11001001001001004:1100100100100100CONCLUZIIS-au efectuat determinri experimentale ale echilibrului lichid-lichid prin metoda punctului de tulburare pentru amestecurile binare formate din DPG i hidrocarburi nearomatice i aromatice C6 C8; s-a constatat c hidrocarburile aromatice (benzen, toluen, etilbenzen, xileni) sunt solubile n DPG, n timp ce hidrocarburile parafinice (n-hexan, n-heptan, n-octan, izooctan) i naftenice (ciclohexan) sunt parial miscibile cu DPG.

Datele de echilibru lichid-lichid de tip s-au prelucrat prin regresie n vederea obinerii parametrilor binari de interaciune ai modelelor termodinamice NRTL i UNIQUAC. Modelul termodinamic UNIQUAC a condus la rezultate nesatisfctoare n urma regresiei (abateri mari ale valorilor msurate experimental fa de cele calculate cu acest model). Cele mai bune rezultate s-au obinut cu modelul NRTL cu 8 parametri binari de interaciune;

Pentru amestecurile binare formate din hidrocarburi aromatice i DPG s-a determinat echilibrul lichid-vapori, folosind un aparat static, i s-au obinut presiunile de vapori n domeniul 0 100 kPa;

Datele de echilibru lichid-vapori de tip obinute s-au prelucrat prin regresie n vederea obinerii parametrilor binari de interaciune ai modelelor termodinamice NRTL i UNIQUAC; cele mai mici valori ale deviaiilor mrimilor calculate fa de cele msurate experimental s-au obinut pentru modelul NRTL cu 5 parametri. Rezultate comparabile s-au obinut i cu modelul UNIQUAC cu 4 parametri binari de interaciune.

Pe baza noilor modele termodinamice s-au calculat puterea de solvire i selectivitatea DPG; valorile obinute s-au comparat cu cele ale DEG i s-a constatat c DPG prezint o putere de solvire mai mare dect cea a DEG n aceleai condiii de operare; selectivitatea DPG scade cu creterea temperaturii i crete cu creterea raiei de solvent

S-a efectuat calculul proprietilor de solvire ale DPG n prezena de ap, respectiv pentru soluii care conin 4, 8 i 12% mas ap. S-a observat c prezena apei n solvent (DPG) are efect nefavorabil asupra selectivitii solventului: o dat cu mrirea cantitii de ap adugat n solvent selectivitatea scade;

Pentru stabilirea parametrilor de funcionare a operaiei de extracie lichid-lichid n contracurent a hidrocarburilor aromatice din benzine n coloane de extracie folosind ca solvent dipropilenglicol, s-au simulat mai multe variante de funcionare:Coloan simpl fr refluxColoana cu reflux de extract de aceeai compoziie cu a extractului liber de solvent;Coloana cu reflux de rafinat de aceeai compoziie cu a rafinatului liber de solvent;

- n cazul coloanei simple s-a constatat c pentru aceeai raie de solvent, gradul de recuperare al hidrocarburilor aromatice extrase de DPG este considerabil mai mare dect gradul de recuperare al hidrocarburilor aromatice n cazul extraciei cu DEG, concentraia nearomaticelor n rafinat este mult mai mare dect n cazul extraciei cu DEG, dar concentraia aromaticelor n extract este mai mic dect n cazul extraciei cu DEG, datorit faptului c DPG are putere de solvire mai mare;

n cazul coloanei de extracie cu reflux de extract s-a observat c la raii de solvent mici n coloan exist o singur faz lichid omogen. La raii de solvent mai mari coloana funcioneaz i cu reflux de extract, dar rezultatele simulrilor arat faptul c aceast variant de operare nu aduce mbuntiri substaniale operaiei de extracie comparativ cu varianta n care coloana este operat fr reflux de extract;

n cazul funcionrii coloanei de extracie cu reflux de rafinat s-au constat urmtoarele:- gradul de recuperare al hidrocarburilor nearomatice n rafinat crete de la 58% (n cazul extraciei fr reflux la raie de solvent 2:1 mas) pn la valoarea de 92%; acest lucru nu este att de favorabil cum pare deoarece nu conduce concomitent i la scderea concentraiei hidrocarburilor nearomatice n extract- gradul de recuperare al hidrocarburilor aromatice n extract este de peste 99.99%;- concentraia nearomaticelor n rafinat atinge valori de peste 99.99% att n cazul operrii fr reflux, ct i n cazul funcionrii cu reflux de rafinat; utilizarea DPG ca solvent de extracie a hidrocarburilor aromatice asigur un produs rafinat de puritate mare;- concentraia hidrocarburilor aromatice n extract atinge valoarea maxim de 69% mas, ns aceast valoare relativ sczut nu este neaprat un neajuns operaia de extracie fiind urmat de fracionare extractiv care separ hidrocarburile aromatice i nearomatice din extract.

Direcii de cercetare viitoareStudiu asupra recuperrii solventului din produsele rafinat i extract rezultate de la coloana de extracie a aromaticelor cu DPG

Simularea coloanei de fracionare extractiv n vederea separrii hidrocarburilor aromatice de hidrocarburile nearomatice din extract.

Utilizarea DPG ca solvent n fracionarea extractiv pentru eliminarea hidrocarburilor aromatice din amestecuri de hidrocarburi.

Fracionarea extractiv folosind ca solvent DPG pentru eliminarea hidrocarburilor aromatice din amestecuri de hidrocarburi in coloana cu perete divizant

- Studiul unor noi solveni din seria propilenglicolilor (tripropilenglicol, tetrapropilenglicol) pentru extracia lichid-lichid i fracionare extractiv. V MULUMESC PENTRU PARTICIPARE!