Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Wit Knien

Hallo,

Ik ben voor mijn afstudeeropdracht bezig om de mogelijkheid om een "afvalstroom" her te gebruiken. De "afvalstroom" bestaat uit 2-propanol, water (1~5 w.t.%) en een aantal organische zuren + glycol (1~3 w.t.%), om deze te mogen hergebruiken dienen de zuren verwijderd te worden en het watergehalte dient ten minste onder de 1 w.t.% te zijn.

Er zijn een aantal proeven uitgevoerd waarbij als eerste de mogelijkheid om het scheiden van de organische zuren van de 2-propanol en water te realiseren. Met behulp van gaschromatografie en massaspectrometrie is bepaald dat deze scheiding m.b.v. destillatie makkelijk te realiseren is. Wanneer het gedeelte van de organische zuren vereenvoudigd wordt tot ethyleenglycol (component met het laagste kookpunt van de aanwezige stoffen) wordt het met de Fenske vergelijking al duidelijk dat er bijna geen theoretische platen nodig zijn. Het probleem zit dan ook in de verwijdering van het water, tot (bijna) watervrij 2-propanol.

2-propanol en water vormen een minimum azeotroop bij 87.9 w.t.% 2-propanol, omdat de "afvalstroom" zich boven de azeotroop bevindt, zou ik verwachten dat het destillaat over de tijd steeds meer water bevat (monstername is om de 5 minuten gedaan met een kleine hoeveelheid). Echter is bij iedere destillatie waar te nemen dat het watergehalte van het destillaat hoger dan de feed begint en langzaam afbouwt.

Is dit verschijnsel puur te verklaren met het feit dat dit een minimum azeotroop is? Een soortgelijke destillatie opstelling die gebruikt is, is als bijlage toegevoegd. In essentie is het een simpele batch destillatie geweest, de foto laat nog een kolom met molsieve zien.

: destillatieopstelling.jpg (224.09 KiB) 502 keer bekeken

Bij voorbaat dank

Fred F.

Heb je al een T-x diagram getekend, en een x-y diagram? Lijkt me wel nodig voor een afstudeeropdracht.

Vraag jezelf daarna af: als bij een batchdestillatie van componenten A en B het destillaat van de eerste 5 minuten meer B bevat dan het beginmengsel, wat betekent dit dan voor de samenstelling van het mengsel in de bodemkolf? En wat betekent dat voor de damp vanaf die kolf gedurende de volgende 5 minuten en voor het destillaat dat daaruit ontstaat? Enzovoort?

Wit Knien

Ik heb deze diagrammen gemaakt op basis van gegevens van 2-propanol en water, ik heb de rest niet meegenomen omdat deze stoffen dusdanig ver (qua kookpunt en Henry's constanten) van de 2-propanol en water afliggen.

Aangezien ik wat moeite had om het bestand als attachment aan dit bericht toe te voegen heb ik het online gezet,

modknip

Opmerking moderator

Doe maar wat meer moeite dan. Het is niet de bedoeling dat gebruikers worden verwezen naar een site waar ze worden bestookt met pop-ups en lastig worden gevallen over hun telefoonnummer. Vriendelijk, doch dringend verzoek om nogmaals een bericht te plaatsen, nu met het bestand als bijlage, en mocht dat niet werken, om contact op te nemen met het moderatorteam

Het probleem waar ik mee zit is dat een mengsel dat qua samenstelling boven de azeotroop zit, in het begin toch component B (minst vluchtige component) meeneemt in het begin. Het is zelfs zo dat de minst vluchtige component qua w.t.% zich meer in het destillaat bevindt t.o.v. de bodemfractie. Als het mengsel boven de azeotroop zit, zal toch de meest vluchtige component als eerste verdampen? Het lijkt er eerder op dat het mengsel zich naar de minimum azeotroop terug beweegt wat ietwat curieus is.

Alvast wederom bedankt voor de tijd en moeite.

Fred F.

Je hebt alleen een x-y diagram getekend. Een T-x diagram is wellicht duidelijker om het principe te illustreren.

Hoezo B de minst vluchtige component?

Bij jouw mengsel is de propanol de minst vluchtigste component. De azeotroop is de vluchtigste component, maar je hebt een oneindig aantal theoretische schotels nodig om dat als destillaat te verkrijgen.

Stel je begint met een mengsel met 3,4 massa% water, en je kolom zou slechts één theoretische schotel hebben, wat is dan de samenstelling van het eerste destillaat?

Wit Knien

2-propanol is de meest vluchtige component, water is de minst vluchtige. Het kookpunt van pure 2-propanol bedraagt ~82oC.

De samenstelling van de azeotroop is iets van 12 w.t.% water en de rest 2-propanol, dus met 3 a 4 w.t.% is het mengsel de azeotroop reeds gepasseerd, bij het construeren van een McCabe- Thiele diagram wordt duidelijk dat er veel platen nodig zijn, ik heb de FUG (Fenske, Underwood, Gilland) methode gebruikt voor het aantal platen en deze zou dan iets van 20 platen geven (wederom de organische zuren e.d. buiten beschouwing gelaten).

Fred F. schreef: ↑ma 27 aug 2012, 14:53
Stel je begint met een mengsel met 3,4 massa% water, en je kolom zou slechts één theoretische schotel hebben, wat is dan de samenstelling van het eerste destillaat?

Per plaat zou de concentratie van het water afnemen, als gevolg van het verschil in fugaciteit, dus in formulevorm wordt het iets van Y=1/Ax^C , of iets in die richting, omdat de concentratie steeds verder afneemt en het dus ook steeds moeilijker wordt om de scheiding te realiseren.

Het probleem dat ik steeds tegenkom bij het uitvoeren van destillatieproeven is dat de concentratie van het water bij het destillaat hoger begint als de feed en als functie van de tijd afneemt. Dat het watergehalte afneemt omdat het verdampt is, is logisch. Waar ik moeite mee heb is het gegeven dat de minst vluchtige stof van de twee steeds als eerste verdampt (in overmaat).

Ik weet niet of dit het gevolg is van de minimum azeotroop of niet en ik ben hier eigenlijk wel beniewd naar.

Fred F.

Dat de concentratie van het water bij het destillaat hoger begint als de feed en als functie van de tijd afneemt is in dit geval volkomen correct. Ik heb via vragen geprobeerd om je dat zelf te doen begrijpen maar je gaat er niet echt op in.

Je doet een afstudeeropdracht over destillatie, maar je hebt duidelijk te weinig kennis van fasenleer of destillatie. Neem de theorie daarom nog eens helemaal vanaf het begin door.

Wit Knien

Evengoed bedankt voor de tijd.

Wit Knien

Mijn excuses voor de hosting van het eerdergenoemd bestand, ik heb het voor de volledigheid als bijlage toegevoegd.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom

Re: Destillatie van 2-propanol afvalstroom