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Analyse und Simulation heterogener azeotroper Rektifikation: Entwässerung eines organischen Schwersieders mit MTBE als Schleppmittel

Author(s):

J. Ulrich, M. Morari
Conference/Journal:

Germany, GVC-Jahrestagung, Universität Leipzig
Abstract:

    Seit MTBE als Antiklopfmittel Kraftstoffen zugesetzt wird, ist es in grossen Mengen preisgünstig verfügbar. Deshalb wird MTBE auch als leichtsiedendes Schleppmittel zur Entwässerung von Schwersiedern in industriellen heterogenen Destillationskolonnen eingesetzt. In diesem Beitrag wird eine solche heterogene Entwässerungskolonne analysiert.
    Ein Zulauf, bestehend aus einem organischen Schwersieder (96.8&--37; bis 98.4 &--37;) Wasser (1.6&--37; bis 3.0&--37;) und Azeton als Verunreinigung (0.02&--37; bis 0.2%) soll entwässert werden. Der Schwersieder bildet mit Wasser ein homogenes Temperaturminimumazeotrop. Zusammen mit dem heterogenen Temperaturminimumazeotrop von MTBE und Wasser bildet sich eine Grenzrückstandskurve aus, die die Zustandsfläche in zwei Regionen aufteilt. Die Kopfzusammensetzung befindet sich in der Nähe des heterogenen Azeotropes. In einem Dekanter werden die beiden flüssigen Phasen getrennt: Die MTBE--reiche Phase wird als Rückfluss dem Prozess zurückgeführt, die wässrige Phase als Destillat entnommen. Das Produkt im Sumpf besteht aus dem Schwersieder mit einer Reinheit von mehr als 99.95&--37;.
    Die Kolonne wird wie folgt geregelt: Mit Hilfe des Rückflusses wird eine Temperatur im Verstärkungsteil der Kolonne geregelt, um den Phasensplit im Dekanter aufrecht zu erhalten. Im Abtriebsteil wird eine mittlere Temperatur mit der Sumpfverdampferleistung geregelt, um die Produktreinheit zu garantieren. Im Betrieb gab es Probleme mit diesem Konzept. Dynamische Simulationen zeigen, dass die Akkumulation der Verunreinigung (Azeton) im Kopf der Kolonne ein Grund für diese Probleme sein könnte.
    Obwohl Azeton im Zulauf nur in sehr geringen Mengen vorkommt, muss es bei der Entwicklung des Kolonnendesigns berücksichtigt werden. Basierend auf der Analyse des Vierkomponentengemisches mit stationären Simulationen wird ein verändertes Kolonnendesign inklusive eines neuen Regelungskonzeptes vorgestellt, das die Akkumulation von Azeton im Kopf der Kolonne verhindert. Dynamische Simulationen belegen, dass die Kolonne mit diesem neuen Konzept stabil gefahren werden kann.


Further Information
Year:

1999
Type of Publication:

(06)Talk
Supervisor:



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