Design and multi-objective optimization of reactive pressure-swing distillation process for separating tetrahydrofuran-methanol-water

蒸馏 变压吸附 化学 反应蒸馏 三元运算 共沸物 过程集成 四氢呋喃 甲醇 工艺工程 色谱法 有机化学 计算机科学 吸附 工程类 溶剂 程序设计语言
作者
Xiaojing Liu,Qilei Xu,Cuncheng Ma,Fangkun Zhang,Peizhe Cui,Yinglong Wang,Baoming Shan
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier]
卷期号:329: 125160-125160 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2023.125160
摘要

The low-energy and low-cost process development and design has always been a hot topic and challenge in separating azeotropic systems in the world. In this paper, a novel, energy-saving reactive pressure-swing distillation (RPSD) was, for the first time, designed for separating the ternary mixture of tetrahydrofuran (THF)-methanol–water. In the reactive distillation column, the process of reacting water with ethylene oxide to produce ethylene glycol for the first time was used to separate THF-methanol–water mixture, then the residual mixtures were separated by two pressure-swing distillation columns. Two feasible RPSD separation processes were investigated in terms of thermodynamic modeling and T-xy phase diagram analysis to achieve optimal separation sequence. The two designed separation processes were optimized by a multi-objective genetic algorithm and heat integration to maximize economic benefit. Results demonstrated that, compared to the conventional pressure-swing distillation process, the total annual cost of the designed two heat-integrated processes based on the RPSD-B process were greatly reduced, i.e., 45.9% and 52.2%, respectively. This paper has important guiding significance for the separation and purification of multicomponent azeotropes.
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