Аннотация
Цель работы: показать практическое применение решения задач с помощью моделирующей программы CHEMCAD в области изготовления лекарств промышленным способом, на примере производства этилацетата из уксусной кислоты и этанола, методом реактивной ректификации.
Ключевые слова: уксусная кислота, этанол, этилацетат, реактивная ректификация.
Для обратимых реакций, равновесное состояние может быть сдвинуто в желаемом направлении, например, добавлением одного из реагентов в избытке или удалением продуктов из реакционной массы. Этот принцип является предпосылкой техники реактивной дистилляции. Продукты отделяют и удаляют из дистилляционной колонны за счет разницы в их относительной летучести, и в связи с противотоком реагирующих веществ, реагенты в избытке друг с другом на нескольких стадиях колонны.
Рассмотрим пример получения этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты).
Этилацетат - это бесцветная, прозрачная, летучая жидкость с резким запахом, используется как реагент и как реакционная среда в производстве фармацевтических препаратов (метоксазол, рифампицин и т.д.) [1, 2].
Получают этилацетат методом реактивной дистилляции [3]. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные
|
Поток № |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Имя |
Уксусная кислота |
Этанол |
Этилацетат |
Вода |
|
Молярный поток, кмол/ч |
25.0 |
50.0 |
48.7 |
26.3 |
|
Массовый поток, кг/ч |
1501.3 |
2106.6 |
3094.5 |
513.5 |
|
Температура, °С |
70.0 |
70.0 |
71.5 |
90.3 |
|
Давление, бар |
1.2 |
1.2 |
1.0 |
1.0 |
|
Мольный состав фракций |
||||
|
Этанол |
0.00 |
0.86 |
0.35 |
0.05 |
|
Уксусная кислота |
1.00 |
0.00 |
0.01 |
0.00 |
|
Этилацетат |
0.00 |
0.00 |
0.50 |
0.00 |
|
Вода |
0.00 |
0.14 |
0.14 |
0.95 |
Ход выполнения:
- Запуск программы CHEMCAD;
- Создание нового проекта «Производство этилацетата»;
- Собрать технологическую схему получения этилацетата;
- Вызвав команду Format/Engeneering Units, в качестве профиля единиц измерения выбрать систему единиц Alt SI:
- Используя команду Thermophysical/Component List включить в список компонентов указанные в табл.1 вещества;
- При помощи команды Thermophysical/K-Value, в качестве модели расчета равновесия задать модель NRTL;
- Задать параметры потоков питания (рис. 1);
- Задать спецификации колонны:
Открыть окно модуля SCDS Distillation Column, вкладка General, внести соответствующие данные и перейти на вкладку Specifications. После внесения всех необходимых данных выполняем расчет схемы получения этилацетата (рис.2.)
Выводы.
Этот пример показывает, как легко CHEMCAD может справиться с задачами реактивной дистилляцией и неидеальными системами. Уксусная кислота, этанол, вода и этилацетат образуют сложную термодинамическую систему с двумя жидкими фазами и паровой фазой объединения. Для инженера - технолога единственная задача правильно выбрать термодинамические модели, вступающие в реакцию равновесия или кинетические коэффициенты, указать колонну, с которой он будет работать, а CHEMCAD выполнит все остальные расчетные задачи связанные с моделированием химико-технологического процесса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- И.Л. Клунянц, Е.В. Вонский: Химический энциклопедический словарь - Москва, 2003г. - С.716
- Бутилацетат и этилацетат: свойства и применение [Электронный ресурс] URL: http://newchemistry.ru/letter.php?n id=6859
- Nor-Par a.s, The Book of Examples Steady State and Dynamics, 2002г - С.37 [Электронный ресурс] URL: http://www.norpar.com/brochures/chemcad/ccex-en20062002.pdf