Следующим этапом синтеза схем экстрактивной ректификации является создание структур другого класса – схем со связанными тепловыми и материальными потоками, содержащих сложные колонны с боковыми секциями. Алгоритм синтеза основан на графовых преобразованиях технологических схем ректификации, ранее применяемый авторами [64, 71] для синтеза всех возможных вариантов схем разделения многокомпонентных зеотропных смесей, включающих сложные колонны. Поскольку трансформации по разработанным авторами [64, 71] правилам позволяют сохранить без изменений основные взаимосвязи между секциями колонн при операциях над потоковыми взаимосвязями между колоннами, можно определить все возможные варианты организации ТСР, содержащие сложные колонны.

В качестве начальных приближений будем использовать технологические схемы, состоящие из простых двухотборных колонн, синтезированные на предыдущем этапе. Напомним, что для системы циклогексан – бензол – этилбензол – анилин их три (рис. 19). Данные структуры являются схемами – прообразами, используя взаимосвязи которых, можно получить новые технологические решения – схемы-образы.

Представим схемы-прообразы (рис. 19) разделения смеси циклогексан – бензол – этилбензол – анилин в виде графов (рис.20 а, д, ж), вершины которого соответствуют сечениям, разделяющим секции, а ребра – потокам пара и жидкости внутри колонны и потоковым связям между колоннами. Произведем преобразования данных графов, соблюдая ряд правил:

Сохранение в неизменном виде экстрактивной части колонны схемы–прообраза (эта часть на рис.20 обозначена пунктирной линией).

Запрет на стягивание по ориентированному ребру, эксплицирующему рецикл экстрактивного агента.

В результате операции стягивания по ориентированному ребру (), эксплицирующему связь между колоннами, нами были получены графы схем, содержащих сложные колонны с боковыми секциями (рис.20 б, в, г, е, з).

Практически все полученные графы соответствуют схемам с боковыми укрепляющим секциями. Для структуры (рис. 20а) возможно преобразование одновременно по двум ребрам, что позволяет получить схему разделения в одной сложной колонне с двумя боковыми секциями. Структура схемы-прообраза (рис. 20д) приводит к схеме–образу с боковой исчерпывающей секцией.

Рис. 20. Графовые преобразования технологических схем разделения смеси циклогексан – бензол – этилбензол – анилин методом экстрактивной ректификации; а, д, ж – схемы 1, 2, 3 рис. 19; +, - – подвод и отвод тепла, – вершина, не обладающая свойством входа или выхода, – питание

Таким образом, нами синтезировано пять технологических структур разделения смеси циклогексан – бензол – этилбензол – анилин (рис.21). Все они относятся к классу схем, содержащих сложные колонны с боковыми секциями. В ряде случаев подобные структуры позволяют снизить энергозатраты на разделение.

Рис.21. Технологические схемы разделения смеси циклогексан – бензол – этилбензол – анилин, содержащие сложные колонны с боковыми секциями.

Параметрическая оптимизация.

Определение оптимальных рабочих параметров традиционных схем экстрактивной ректификации азеотропной смеси циклогексан - бензол-этилбензол

Принципиальные технологические схемы экстрактивной ректификации смеси циклогексан-бензол-этилбензол с использованием анилина в качестве разделяющего агента приведены на рис.22, 23 и 24.

Схемы 1 и 2 относятся к типу структур, где экстрактивный агент подается в первую колонну, что позволяет на первом этапе выделить азеотропообразующий компонент.