Vacuum distillation: Application areas and simulation case studies
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2012
Department
Major/Subject
Kemian laitetekniikka
Mcode
Kem-42
Degree programme
Language
en
Pages
vii + 110 + [4]
Series
Abstract
Novel vacuum distillation technologies and equipment have been developed in past years for crude oil vacuum distillation columns, but their potential benefits have not been capitalized in petroleum refining industry. Therefore, new vacuum distillation application areas have to be identified in order to profit from these new solutions. Several new applications areas were discovered in the area of petrochemicals, bio-products and chemicals. The most interesting ones were styrene monomer purification, phenol purification and cumene hydroperoxide concentration. These separation processes were simulated by using simulation programs Flow bat and Aspen in order to determine the effects of column top pressures, packing types, solvent addition and applications of advanced vaporlliquid distributors and falling film reboilers were studied. Reduction of column top pressure affects the separation positively in simple separations, but in more complex vacuum distillation it can also have negative effects. Advanced structured packing solutions can lower either the pressure drops and fractional capacities or the required column diameters. By adding a well selected solvent, removal of impurities can be improved at least in complex separations. Advanced vacuum distillation technologies have in fact improving effects on the performance of vacuum columns. With an advanced vapour/liquid distributor number of required separation stages can be diminished and by applying falling film reboiler the temperatures in reboiler tubes are lower than in conventional reboilers. However, more detailed studies are required in order to determine their actual positive and negative factors. Based on the results obtained, it can be stated that an advanced vapour/liquid distributor is applicable in both future and existing columns in case of EB/SM separation, but only in future columns in phenol purification. In CHP concentration, an advanced vapour/liquid distributor does not yield any improvements, but a falling film reboiler may be applicable, if the concentration is done by vacuum distillation.Uusia tyhjötislausteknologioita ja laitteita on kehitetty viime vuosina raakaoljin tyhjötislaukseen, mutta niiden potentiaalisia etuja ei ole onnistuttu hyödyntämään raakaoljin jalostuksessa. Tästä johtuen uusia tyhjötislauksen sovelluskohteita täytyy löytää, jotta näillä uusilla ratkaisuilla voidaan tehdä voittoa. Uusia tyhjötislauksen sovelluskohteita löydettiin paljon petrokemikaalien, biotuotteiden ja kemikaalien valmistuksen aloilta. Kiinnostavimmat sovelluskohteet olivat styreeni monomeerin puhdistaminen, fenolin puhdistaminen sekä kumeeni hydroperoksidin konsentroiminen. Näitä erotusoperaatioita tutkittiin prosessisimulaattoreilla Aspen:lla ja Flowbat:lla, jotta saatiin selville, miten kolonnin huipun paine, pakkaustyyppi, liuottimen lisäys ja filmikiehuttimien sekä kehittyneen kaasuneste jakolaitteen käyttö vaikuttavat erotuksiin. Kolonnin huipun paineen alennuksella voidaan vaikuttaa positiivisesti yksinkertaisiin erotuksiin, mutta monimutkaisemmissa erotuksissa se voi myös olla huonontava tekijä. Kehittyneillä pakkausratkaisulla voidaan pienentää joko pakkauksen painehäviötä ja käyttökapasiteettia tai kolonnin halkaisijaa. Hyvin valitulla liuottimella voidaan parantaa epäpuhtauksien poistoa ainakin monimutkaisissa erotuksissa. Kehittyneillä tyhjötislausratkaisuilla on selvästi parantava vaikutus kolonnin toimintaan. Kehittyneellä neste/kaasu-jakolaitteella voidaan vähentää tarvittavien erotusaskelten määrää ja filmikiehuttimissa prosessipuolen lämpötilat ovat matalampia kuin tavallisissa kiehuttimissa. Tarkempia tutkimuksia on kuitenkin tehtävä, jotta todelliset positiiviset ja negatiiviset vaikutukset saadaan selville. Tulosten perusteella voidaan todeta, että kehittynyttä nestekaasu-jakolaitetta voidaan hyödyntää styreeni monomeerin erotuksessa sekä tulevissa että nykyisissä kolonneissa, mutta fenolin puhdistuksessa vain tulevissa kolonneissa. CHP:n konsentroinnissa kehittyneellä nestekaasujakolaitteella ei saada merkittäviä etuja, mutta filmikiehuttimen käytöstä voidaan mahdollisesti hyötyä, jos konsentrointi suoritetaan tyhjötislaamalla.Description
Supervisor
Alopaeus, VilleThesis advisor
Koskinen, MattiKeskinen, Kari I.
Purola, Veli-Matti
Keywords
vacuum distillation, tyhjiötislaus, styrene monomer, styreeni monomeeri, phenol, fenoli, cumene hydroperoxide, kumeeni hydroperoksidi
