synthesis and design of distillation based separation schemes · synthesis and design of...

250
General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from orbit.dtu.dk on: Sep 07, 2020 Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Link back to DTU Orbit Citation (APA): Bek-Pedersen, E. (2003). Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes. Technical University of Denmark.

Upload: others

Post on 18-Jul-2020

28 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.

You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.

Downloaded from orbit.dtu.dk on: Sep 07, 2020

Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes

Bek-Pedersen, Erik

Publication date:2003

Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of record

Link back to DTU Orbit

Citation (APA):Bek-Pedersen, E. (2003). Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes. Technical Universityof Denmark.

Page 2: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��������� �� ����� � ����������� ����

���������� �������

����� ������

�� ����� ����

�����

��������� �� �������� ����������

��������� ��������� �� �����

������� ����

Page 3: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version
Page 4: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

�������

���� ������ �� �������� � ���� �� � ���� �� ��� ������������ ��� ��� ����������� � ������ �������� ����������� �������� ���������� �� ��������

��� ���� �� ���� ����� ��� � ������� ��� !��������� ���������� ��"����� #����������� ���� $�������� %&&& �� '������ ())( ���� ��� �����*������ �� ��������� +��� ,���

��� ��� �� ���� ��� ������� � ��*������� � ��� "������� -��������� #���������� "����� �"-�#"� � ��� ��������� �� "����� #���*������� � ������� ���������� �� ������ ���� ���� ��� ����� ������� ���� �� "-�#"� � ������ ��� ��� ��� ��� � ������� �������������� ��� ���� � �������. � ��� ������������� �� � ��������� ���������� ��� ���� � ����� ��� ��� �� �/����� �� ������� �� ���������+��� ,�� ��� ������ �� ��� ����������� �� ���� �� � ����������� ���0���.� ��� ��� ���������� � ���������� �� ��� ������� �������� �� ���� �������1�� ���� ������. ������������ � ���������� �� ���� ���� �� ��� � �*��� ���� ����� ���0��� ���� ��� ����������� �� ���� �������� � ������ ��� ������ �������� ����������� ��� �������� ��� ������ �� ���� ���0����

2�� � ��� ��� �� ���� �� ��� � � ������ ��� ����� ������� �����������. ���������� ��� ���0���� ����� ��� ���� ����� ���� ��� ������� �� ����. � ��� � ��� � ���� ��� ����� ������ ��� ��������� �� ������ � ����� ����

!3������. '������ ())(

#��� 4��*�������

Page 5: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

�� ������

Page 6: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

������

���� ������ �������� ��� ������ ����� ��� ������ �� ��� ���������. �*���� � �������� �� �������� ���������� 4�� �� ��� �������� �� �����������. � ��� �5������ �� ����������� ������� ��� ��*�/������ �����. ���� �� ���� � ������ ������ ��� ��������� � ����� ��� ���� ��� ��������� ������ ���������� � �/� ��� ��� �5������� �� ������������ ���������� ��*�/������ �����. � �� � �� ����� �5������� ��� ����������� �� ���*����� ������ ��� � ��� ��������� � ����� �� ��� ������������ ����� ��������� ����������� ��� ������� �� �/���� ������ ����� ���� ��6� ��� ���� ������� �� ���� �������� � ����� � �������� ��������'� ��� ���� �� ���� �������. ��� ������ �� ������ ��� ��� �� ������� �������� ��������� � �����7�������� ���� ��� ��� ���� ��� �������� ��� ��� ������ ��� ��� ��������� �� �������� ������� ��� ���� ������ ����. ����� �������� �������. � ��� �����7�������� �� ���� �. ���*� �/ � ������� ���� ���� �� ����. � �� � ��� ������� �� ���� ������ ����� 4� �������� ��� �������� �������� � ��� ����� ������ �����.���������7����� ������������ �� ��� ������ �������� � ��� ��� ����� ������ ����������� �� ������� ����. ��� ����� �� ������ �� ������������� ���� �. ���� ���������� ������� ���������� �� �������� ��� �������� � ��� � �� ������ ��� ������ ������� ��� ��������� � �������� ���� ����� � ������ �������� � �� ������ �� ��� ������ � �� �*����� �/�� ��. ������ � ���� ���� �������� ������� ���� ������ ����� ������ ���� ����������

Page 7: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

�� -������

Page 8: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

���� � ��� �����

������� �� �� ����� � ������� ������� 8� �� ����� �� � �������������*������ ���� �9��8���� $�������� ��8��� ��� �������� �� ������ ��� � ��*��8���� ������ �� �� �� � � � ���������������. �9�� ��� �� ����� ������������ 8� ������� � ������0� ��� �� ���������������� �� ������. �� 3��������� ������ ����������������� �9 ���� �� �� �� ������������*���� �� �8�� ����� ����� ��� ��� �� �8���� ��� � ���� ������8�� ������������ �� ��� �� ����� �� �� ������ � �� � ��� ����� ������� ���� ����� � ����������� 8� ����� ������ 8�� �� �� �� �8��� ����*��� �� �� ������. ��� �� �� ��� ���� ��:�� �� �9 ���������������. ���������� �� ��:�/ ����� �� � ������ � �3���� ���� ��:�� �� �9 ������*����������

����� ��� ��� ��������� �� �� ������ �� � ���� � �� ������ �����*��������������� 4����� �9 ���������� � ������ ��8���� � �������������*������ ��� ������ �� � ������8���� �� �� �� ������������� ����. ���� ���� �� �� �8��� ������ �� � ������ �� ���� � ����������� 8������� ������ �� ������ �9 �������� �� ���������8�������. �� ����*��� ������ �� � ���������8������� �� �� �3� ������������ � � ���� ������������������ �� � ��� 8��� ����� �� �������������� � ;�������� ����� ��� ��� �� ������ �9 ������ ��8���� �� � ���� ����� �� <������ �� �8��� ���� ����� ����� ��9��� ����������� 8�� ;������� ��������� �9 ���� ����� �����9� �� � ���������8��������� �� ���� � �������������9 ���� ������ �� �� �8��� ���� ���� 3���. �� � ���9�� 3��������� �� �� ����� � �� �� �8� �9� �� ������ �� �������������� �� ���� �������� �������� ��� � ��3��� ��� �9 �� ��3���� ������ ��8��. �� ������� ���� �������� ��� ����� �������� #����� �� �9 ����� � ����� ���� ���� �� 3��������� �� �� ��= ���� � ���� ������� �����. ���� ���������� ������� �����. ������� ������� ���� ������� ������ ��� �� ���� �������� �� �������� �� � �8����3 ��� � ���� ������� �����. �� ��������� ���� ��� ������ ���� ���������8����� �� ���������� �� ��� ���*������ ��� �� �������8����� ���������� ��� � � ���� �� ������ �� �� ���� ���������� � �� ��3���� ������ ��8��. ���� ���� �� �8� ������*�� �� ���� ���� �� �� � ������� �� ���������. �� ���� ���9 �� ���8��� ������ ����������� ��8���� >� � ��� ���������� � �� ��3���������� ��8�� ��� �������. ���9� �� ����� �� ��8��� ����� ������ �� ����� ���� ��� ��� �� �� ����8�� ��������������� �� �� ���� ������ ����� -����� ��� � �� ���� �� ������ �� �� ��� �� �� �8��������� �� ��� �� 3�� �� ���� � � ���� �� �������

Page 9: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

���� +����?� �9 ���

Page 10: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

������

������� ���

����� �

�� ��� ��� ���� ���

� ������������ �

� ���������� !��"#����� $(�% ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @(�( $������� ������ ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � A

(�(�% 1�������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B(�(�( ������� ��� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � B(�(�C ,����� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � D(�(�E '���������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)

(�C ������ �� �������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E(�C�% ����� ���� �� ��� ����� ���������� � � � � � � � � � � %@(�C�( "��� �/ ���� ���� �� ��� ����� ���������� � � � � � (A(�C�C 1���� �������� ������� ���� ���� ���� ���� � � � � � C((�C�E +������ ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � C@

(�E -� ���� �� �������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � CA(�E�% '����� ��� �� �������� ������� � � � � � � � � � � � � � CB

(�@ "��� ���� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � C&

% ���! �&��'������� ��� (� ����� ���������( )�C�% ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E%C�( ���� �� ����� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E(C�C �������� ��������� � ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � E(

C�C�% ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ECC�C�( ���� ������� �������� ��������� � � � � � � � � � � � EEC�C�C ��������� �� ��/���� ���������� � � � � � � � � � � � � � E@C�C�E $� ���� �� ������ � ����� � � � � � � � � � � � � � � � � EA

C�E $��� ���� � ����������� �� ������� ��������� � ����� � � EBC�E�% $��� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � EBC�E�( '���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ED

C�@ ��������� �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @%C�@�% "-$ * ������� �������� �� ������ � � � � � � � � @%

) ��� ���*��# '���� �������� �� (+����(�( �����(�#� $%

Page 11: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

/ "�������

E�% ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @CE�( ��������� �� ������ ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @C

E�(�% $������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@E�(�( ������� ������ ��� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � @@

E�C $�������� �� �������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � @BE�C�% ����� ���� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @BE�C�( 1���� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � A%

E�E ������ �� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AAE�E�% ������ �� ���� � ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � ADE�E�( ������ �� ���� �/ ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � BCE�E�C ������ �� ������� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � BAE�E�E - ������ �� ���� ���� �� ��� �������� �������� � � � D(

E�@ -� ���� �� ���� ���� �� ��� �������� � � � � � � � � � � � � � DBE�@�% "����� �� ��� � ���� �� ���� ���� �� ���� � � � � � � DB

E�A +������ ����� �� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � D&E�B ������ �� ����� � ���� � ���� ���� �� ���� � � � � � � � � &)

E�B�% - ������� ��� ����� �� ����� � ���� � ���� ���� ��* ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &C

E�D 2������� ��� ��������� � ����� ��� �� ������ ������ � � &@E�& "��������� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &B

E�&�% ������� ������ $���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &BE�&�( "-�#" ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &B

E�%) ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &D

$ ��� ������� �,�&� �( �-�@�% ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)%@�( $�������� �� �������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � %)(

@�(�% #��� ��� � �� �������� ������ � � � � � � � � � � � � � %)(@�(�( $������� �� ��������� ��/���� � � � � � � � � � � � � %%%@�(�C $������� �� ;����� � ;�4# � � � � � � � � � � � %%A

@�C ������ �� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %%D@�C�% ������ �� ���� � ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � %%D@�C�( ������ �� ���*�� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � %((@�C�C ������ �� ����� � ���� � ���� ���� �� ���� � � � � %(A@�C�E ������ �� ������� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � %(&@�C�@ F���� ��� ����������� � �� � � � � � � � � � � � � � � � %CE

@�E -� ���� �� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E)@�E�% +������ �/������� ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � %E)@�E�( $������� �� �G����� ���� ����� ����� ��������� � %EE@�E�C "����� �� ��� � ���� �� ���� ���� �� ��� � � � � � � %@)

@�@ +������ �� ���� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � %@(

. ���� �(���( �$$A�% -����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %@@A�( +������� �� ����� � ������ ���� � � � � � � � � � � � � � � %@B

Page 12: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

"������� /�

����������

� ���/����0� �1���/� 0� �/20��3� (�4 (�4 ��5�$ ��� �� �.�-�% $�������� �/�� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %AE-�( ������ �/�� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %BC-�C ������� �/�� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ()C

� 0� ��6���0� �-$

�0����/� �� �-7

��������� ���

����1 ��$

Page 13: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

/�� "�������

Page 14: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��� �� �������

(�% ����� ���� �������� ���� ����� � ��� ��������*��� ���������� ����� 6�������� ��/����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � &

(�( ��������*����� ���� ���� ��� ��� �������� �� ������� ��� ���6�������= �� ��� ���� � ��� ���������= ��� ���������������� ���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %%

(�C $������������� ��� ��� �������� �� ���*������� ��/����� � %E

(�E ����� ����� �������� ��� ����� ���� ���� �� ;�"��*���� ����� ���� ������ ++ �++ H ��:�/ ������ � � � � � � � � � %A

(�@ ,� � � ����� ���� ���� ���� ���������� � � � � � � � � � � � %D

(�A ;�"��*���� � ����� ���� �������� ����� � � � � � � � � � � %&

(�B "�������� �� ������ ������ ��� �� � ���� ���� ������ �����I2������� �� ��� �%&&C�J� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (%

(�D $��� ��� �� ������ ������ ��� ������ ������� ��� ���� ��� � ((

(�& $������� ������ �� ������ 6�������� ��/����= �� �������*���� �� ������ � ��� � ������ ��������= ��� ����� � ���������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ((

(�%) ������ ����������� ������� ��� ����� ��� ������������K �������� ��/���� ���� ��� ������� ��� ��� 6��������= ��� ��������/���� ���� ����� ����� 6�������� � ��� ������ 6�������I�$��� � 1�� ��. %&&D�J� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (C

(�%% 2���� � � ������� � ��������� �� ���� ���� �������� ��� �6�������� ������ I�L��� � $����. %&&A�J� � � � � � � � � (E

(�%( ;�� � ��� �� ������ ���� ��� ������������� 6������������ ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (@

(�%C ��� ������������ �� ��� �������� ��� ��������� � � � � � � � (@

(�%E ����� ���� �� ��� ���� ���*�� �� �� ��� ����� � � � � � � (B

(�%@ ����� ���� �� ��� ���� ���*�� ���� ��� ����� � � � � � � (B

(�%A ����� � ���� � ���� ���� �� ��� ���� ���*��������� ��������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (&

(�%B ����� ���� �� ��� ���� ���*��������� � � � � � � � � � � � � � � C)

(�%D ����� ���� �� ��� ���� ���*��������� � � � � � � � � � � � � � � C)

(�%& ������ � ������ ��� �� � ����� � ���� � ���� ���� �� ���� C%

E�% ;�������� �� ���� ����������� �5�������� � � � � � � � � � � @E

E�( "�������� �� �������� ��������� I$��� � 1�� �� �%&&D�J� @@

E�C ������� ����� � �������� �� ����������� ��� ��� H C� � � � � � @B

E�E 4 ��� ���� �� ��� ���� ���� �� ��� ���������� �������� ������� $%�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @&

Page 15: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

/�� F��� �� 2������

E�@ ������� ����� � ��� �������� �� ����������� ��� �5����� � ����� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � A)

E�A ����� ���� �������� ������������ �� ��� ������ ����� ��������� ����� E�@� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � A)

E�B 4 ��� ���� �� ��� ����� ��� ��� ��������� �� ����� ���*����� ������� � ������� $(�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � AC

E�D ������� ����� ����� ��� �������� �������� ������ �������� 6�������� ��/����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AE

E�& 1���� �������� ������ ��� ��� �������� �� 6�������� ��/*���� ���� ��/���� �������� �� ����� E�D�� � � � � � � � � � � � � A@

E�%) �������� ������ ����� ����� ��� �������� �������� ����*�� ��� �� ������ ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � AB

E�%% ������� ����� ���� ���� � �������� �� ��� ���� ���� �������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AD

E�%( 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �������� ������� � ���� ���� �� ���� � ������� �%�� � � � � � � � � � � � B%

E�%C �������� �� ��� ��� ������ ����� ���� �� �� �� ��� ��*�� ���� �� ��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B(

E�%E 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �������� ������� ���� �� ���� ���� ���*��� � ������� �(�� � � � � � � BA

E�%@ #/�� � �� ��� ������ ����� ���� ��� ��� ����� �� ���� ������ ���� ���� ���*���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BB

E�%A 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �������� ���������� ���� ���� �� ���� � ������� �C�� � � � � � � � � � � � D%

E�%B +������ ���� ���� ��� ����� ������� ������� � � � � � � D(

E�%D +������ ������ ����� ���� ��� ����� ������� ������ ����� �������� �� ��� �������� ����� � � � � � � � � � � � � � � � D(

E�%& +������ ������ ����� ���� ��� ��� �������� ���� �� ��*��� ������� ������ ���� � �������� �� ��� ����� ��������� DC

E�() 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� �������� ��� �������� ������ �� ���� ���� ����� � ������� �E�� � � � � � � � � � D@

E�(% - ��� ���� ��� ��� �������� � � � � ���� � ����� ���*�������. ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � DA

E�(( ������� ����� ���� ��� ��� �������� � � �. � �����*������ ���� � ����� ����� � ���������� ��� � � � � � � � � � DA

E�(C -K ������� ����� ���� ��� ��� �������� �� ������ ����� �� ���� ����. 4K "����������� ��������� �� ��� ����������� ���� ������� �� ����������� � ����������� � � � � � � � DD

E�(E � �� �� �/���� ������ ����� � ��� ������������ ������ ��������� ������� �� �� ���� �� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � &)

E�(@ ����� � ���� � ���� ���� �� ��� ��������� �������� � � &(

E�(A 2������� �� ������ ����� ��� ������ ��� ���������. ������ �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &A

Page 16: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

F��� �� 2������ /�

@�% -��������� �� ���� ���� �� ���� �� ��� �������� ������ ������ ��� � ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)C

@�( ������� ����� ������ ��� ���� �� ����� �������� � ���������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)C

@�C ������� ����� ������ � ��� �������� ���������� ��� �� � ����� ������ ����� �� ��� ������� ����� �� ����� @�% � �� �� �@�(� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)B

@�E ������� ����� ������ ��� 0���� ��� ��������� � � � � � � � � %%C

@�@ $������� �� ���� ���� �� ���� ������� �� ������� $%� � � %%C

@�A $������� �� ���� ���� �� ���� ������� �� $�� � !��������%&&B�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %%E

@�B ����������� � ����� ���� ���� ����������� ���� ��������� * ;�4# �������� �$�� �� ���. %&&@�� � � � � � � � � %%A

@�D ������� ����� ������ ��� ������ �������� ���������� ������� * ;�4# �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %%B

@�& ������� ����� ���� ��� ������ * ���� ��������� � � � � � %%D

@�%) +���� �� ��� � �������� �� ��� ���� ������ ��� ������ *���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %%&

@�%% ������� ����� ���� ��� ����� * �� ���� ��������� � � � � � %()

@�%( +���� �� ��� � �������� �� ��� ���� ������ ��� ����� *�� ���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %()

@�%C ������� ����� ���� ��� ����� * ������ �������� � E)) ���� %(%

@�%E ������� ����� ����� ��� ���6��� * �� ���� �������� � ����� ���� * /� ���� �������� � %) ��� � � � � � � � � � � � � � � %((

@�%@ M���� ������ ����� ����� ��� ���6��� * �� ���� � �� ���� */� ���� �������� � %) ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(C

@�%A ����� ���� �� ��� ���� ���*�� �� �� ��� ����. ��� 4�N��/���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(C

@�%B ������� ����� ����� ��� ���6��� * �� ���� �������� � ����� ���� * /� ���� �������� � %) ��� � � � � � � � � � � � � � � %(E

@�%D M���� ������ ����� ����� ��� ������ * ����� � ����� *(C;4 �������� � %) ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(@

@�%& ����� ���� �� ��� ���� ���*�� �� �� ��� ����. ��� ��� ��*������� ��/���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(@

@�() ������� ����� ����� ��� ��� �������� �� 4�N ��/���� ����� ��� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(A

@�(% ������� ����� ����� ��� ��� �������� �� ��/���� �� ����� ���� ��� ��� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(D

@�(( +������ ���� ���� ��� ����� ������� ������� � � � � � � %C)

@�(C +������ ������ ����� ���� ��� ����� ������� ������ ����� �������� �� ��� ����� �������� � � � � � � � � � � � � � � � %C%

@�(E +������ ������ ����� ���� ��� ��� �������� ���� �� ��*��� ������� ������ ���� � �������� �� ���� ����� ����*����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %C%

Page 17: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

/�� F��� �� 2������

@�(@ +������ ����� ���� ���� ��� ��� ����� ���6��� �������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %CC

@�(A +������ ������ ����� ���� ��� ��� ����� ���6��� �������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %CC

@�(B 2 ������� ��� ��� �������� �� �����. ������. ������ ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %CE

@�(D ������� ����� ����� ��� ��� 0���� ��� ���������� � � H%))) ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %CA

@�(& ������� ����� ���� � ���� � ����� �������� ��� ����� *������ ������ � � H CD��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %CB

@�C) ������� ����� ���� � ���� � ����� �������� ��� ������ *�*����� ������ � � H AB��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %CD

@�C% ������� ����� ���� � ���� � ����� �������� ��� �*������ *�*������ ������ � � H %))��� � � � � � � � � � � � � � � � � � %CD

@�C( ������� ����� ����� ��� 0���� ��� �������� � ����������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %C&

@�CC 2 ������� ��� ��� ������� �/������� ���� ���� ������� ��������� 1���� �� ��� �%&D&�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E%

@�CE ������� ����� ���� �� �� ���� �;�'1� ���� ���� ��� �� ���"%� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E(

@�C@ ������� ����� ���� �� �� ���� �;�'1� ���� ���� ��� �� ���"(� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %EC

@�CA ������� ����� ���� ��� ��������� �� �� ���� "C � "E� � %EC@�CB 2 ������� ��� �������� �� ����� ����� ������ �G���� IM�*

� � �%&&A�J� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E@@�CD ������� ����� ���� ��� ������ * ���� ������. � % ��� � %ED@�C& ������� ����� ���� ��� ����� � ����� * ������ ������. �

% � @ ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %ED@�E) ������� ����� ���� ��� ����� �� * ���� ������. � % ��� %E&

Page 18: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��� �� ������

(�% >������ �� ��� ������ �� ������ � ��������� �� ���� ������ ���� � �������� �� ��� ������ �� �������� �� �� ���*���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %C

E�% "���� ��������� ��� ����� �������� ������� � � � � � � � A(E�( "���� ���� ��������� �� ����� �������� �������� � � � � ABE�C "�������� �� ���� ���� �� ��� ��� � ������� ��� �������

�� ��� ����� �� �� ��� �� �� ��� ����� ��������� � � � � � B)E�E $������������ ��� ��� ������� ;�4# ������ �� ����� �� ���*

����� � ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BDE�@ ���*� �� �� � ��� �� ��:�/ ����. ������� ��:�/ ����. ���*

��� �� �� �����. ������ �������� � ������ ����� ��� �� ���� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � &%

@�% 2�� :�� �� ��� �������� ������� �� � ���� ��� � �� I1���� # ������ �%&&&�J� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)E

@�( '������� ��������� �� ���� ���� �� ���� �� ���� ��� � ��I1��� � # ������ �%&&&�J� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)A

@�C 2�� ������� � ������� ��:�/ ����� �� ���� ���� �� ����� ������� �� ������� �%� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %)B

@�E "�������� �� ��� ������ �� �� ��� � �� �� ��� ���������������� �� �� ���� �� 1��� � # ������ �%&&&� � ������������ �� �� ���� �� ������� �%� � � � � � � � � � � � � � %)D

@�@ 2�� ��/���� �� ���� ���� ��������. ���� �� ���� ��� ��������� I$�� � !������� �%&&B�J� � � � � � � � � � � � � � � � � %%(

@�A $����������� �� ��� ������� :������� � ��� ��� ���� �������� ������ ����� �� ������� ��������� ���� �� �� � @�@� � � � %%@

@�B 2�� ����������� � ������ �������� �� ��� ��� �� ��� ����*��6�� I$��� � 1�� �� �%&&D�J� � � � � � � � � � � � � � � � � %(%

@�D >��������� �� ������� �( ��� 4�N ��/���� � � � � � � � � � � %(E@�& >��������� �� ������� �( ��� ��������� ��/����� � � � � � %(@@�%) 2�� ��/���� � ����� ������� ��� ������� �@ �� �� ��

4�N ��/���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(A@�%% ������ �������� ��� ������� �@ �� �� �� 4�N ��/����

��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(B@�%( "�������� �� ����� �������� ������ �� ������� �@ ��

��� �������� ��� 4�N ��/���� ��������� � � � � � � � � � %(B@�%C ��� ��� ��/���� � ����� ������� ��� ������� �@ �� ��

�� ��� �������� �� ����� �� ��/����� � � � � � � � � � � � � � %(D

Page 19: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

/���� F��� �� �� ��

@�%E ������ �������� ��� ������� �@ �� �� �� ��� �������� �� ����� �� ��/����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %(D

@�%@ "�������� �� ����� �������� ������ �� ������� �@ ����� �������� ��� ��� �������� �� ����� �� ��/����� � � � %(&

@�%A $������������ � ��� ��/���� � ��� ��� ������� ;�4#������ �� �������� � ������� � � � � � � � � � � � � � � � � %C)

@�%B $����������� � ��� ��/���� � ��� ��� ������� 4��6��������� �� �������� � ������� � � � � � � � � � � � � � � � � %C(

@�%D 2�� ����� ������������ ��� ��� ���� ��� ����������� � ��I���>����� ����O� ,��� �%&&E�J� � � � � � � � � � � � � � � � � � %C@

@�%& "� ��� � � ���� �� ���� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�� %C@@�() ������ � ������ ���� ������ ����� ��� ������� � � � � %C&@�(% "�������� �� ���� �� ���� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�

�� ������ ����� ��� ���� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E)@�(( 2�� ����� �� ��� ������� �/������� �������� ������� � � � %E%@�(C ������ �������� ��� ��� ���� ���� �� ���� �� ��� ��������� %EE@�(E $���*���� ����������� �� ��� ������ �G���� �� ��� :�������

�� ����� @�CB� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %EA@�(@ "����������� �� 6�������� �� ��� ������ �G���� ��/���� �� ���

����� ����� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %EA@�(A -�� �� ���������� �� �������� ���������� ��� :�������� � � %EB@�(B ������ �������� ��� ��� ���� ���� �� ���� �� ��� ��������� %EB@�(D ���������� ������������ �� ��� �������� :������� �� �����

@�CB� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %E&@�(& ������ ������ ��� +,- � ����� � � � � � � � � � � � � � � � � %@%@�C) +,- ����/ ��� �� H B. P47F ������������� � � � � � � � � � %@%@�C% +,- ����/ ��� �� H C. P47F ������������� � � � � � � � � � %@%@�C( +,- ����/ ��� �� H B. P47� ������������� � � � � � � � � � %@(@�CC +,- ����/ ��� �� H C. P47� ������������� � � � � � � � � � %@(@�CE "���� ������� ��/������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %@(

-�% '������� �� �/�� �� ����� �� �����/ -� � � � � � � � � � � %AC-�( -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %B� � � � � � � � � � � � %A@-�C -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %D� � � � � � � � � � � � %AA-�E -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %� � � � � � � � � � � � � %AB-�@ -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � (� � � � � � � � � � � � � %A&-�A -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %%� � � � � � � � � � � � %B)-�B -�� ������ �� ������� $( �� �/�� � %&� � � � � � � � � � � � %B%-�D -�� ������ �� ������� $( �� �/�� � C� � � � � � � � � � � � � %B(-�& -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � A� � � � � � � � � � � � � %BE-�%) -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � @� � � � � � � � � � � � � %B@-�%% -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � E� � � � � � � � � � � � � %BA-�%( -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � ()� � � � � � � � � � � � %BB-�%C -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%� � � � � � � � � � � � %BD-�%E -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%� � � � � � � � � � � � %B&

Page 20: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

F��� �� �� �� /�/

-�%@ -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%� � � � � � � � � � � � %D)-�%A -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%� � � � � � � � � � � � %D%-�%B -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %� � � � � � � � � � � � � %D(-�%D -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %� � � � � � � � � � � � � %DC-�%& -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %� � � � � � � � � � � � � %DE-�() -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %� � � � � � � � � � � � � %D@-�(% -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %� � � � � � � � � � � � � %DA-�(( -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � D� � � � � � � � � � � � � %DB-�(C > ����� �� ������� �( �� �/�� � D. ��� �� � -�((� � � � � %DD-�(E -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � %A� � � � � � � � � � � � %D&-�(@ > ����� �� ������� �( �� �/�� � %A. ��� �� � -�(E� � � � %&)-�(A -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � (%� � � � � � � � � � � � %&%-�(B > ����� �� ������� �( �� �/�� � (%. ��� �� � -�(A� � � � %&(-�(D -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � ((� � � � � � � � � � � � %&C-�(& > ����� �� ������� �( �� �/�� � ((. ��� �� � -�(D� � � � %&E-�C) -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � (C� � � � � � � � � � � � %&@-�C% > ����� �� ������� �( �� �/�� � (C. ��� �� � -�C)� � � � %&A-�C( -�� ������ �� ������� �C �� �/�� � &� � � � � � � � � � � � � %&B-�CC -�� ������ �� ������� �C �� �/�� � (E� � � � � � � � � � � � %&D-�CE -�� ������ �� ������� �C �� �/�� � %)� � � � � � � � � � � � %&&-�C@ -�� ������ �� ������� �@ �� �/�� � (@� � � � � � � � � � � � ())-�CA > ����� �� ������� �@ �� �/�� � (@. ��� �� � -�CD� � � � ()%-�CB -�� ������ �� ������� �@ �� �/�� � (A� � � � � � � � � � � � ()%-�CD > ����� �� ������� �@ �� �/�� � (@. ��� �� � -�CB� � � � ()(-�C& -�� ������ �� ������� +% �� �/�� � %@� � � � � � � � � � � � ()C

Page 21: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

// F��� �� �� ��

Page 22: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

�����������

$������� �� ������ ������� �� � �������� ��� �� �� ���� �� ���� ������ ������� � ���� $�������� �� �������� ��������� �� �� ������� ���� ����������� �� ��� ��� �� �������� ���� ��� ���� �� �� ���������� ������������ ��� �� �������� ���������� � ����� ��������� �� ������ ������ ����� ��������� ��� ����� � �������� �� ����������������� ����� �� ��� ����������� �� ��� � ��� �� ��� �� ����� ���� ��� ��� �������� �� �������� �� ��� ��� ������������ �������� ���� ���� ������� ���������. ����� ��� ����������� �� ��� ��/���� �� �� ������� ��� ������������ �� ��� ����� ������� ��� ��� �� �� ������ ������� ��/����. ��� ��0������ �� �� ������� ��� ���� ������� :������� ��� ����������� �������� �������� ����� � �����. ��������� � ���������� ������ �������� ��������� ���� �� �������� � ��� �� ��� �*��� �� �����������

��� ������ ����� ��� � �� �� �� �������� ��������� �� �� �������6��� ����� ��� ��������K�� � ���� ���� ����� ��� ���� � ����� ������ �� � �� �5����� ���� ������ ����. ����� �� ��� �� ����������� � �/��������� ������ ���� �/*������ ���������. � �� ����� ���� � � �/� ���� �� ��� � ���� ���� ������*���. ��������� �� �� �� ��. ��� �/�� �. ��� ��/����� �� ��� ��6� �� ��� ����������� ���� �� ��� ��� � ��� ������ ������� �� ��� �� ��. �7�� �� �����6� �� ��� �� ���� �� �� ��� ������� ��� ���� �� ��� ��������� 1������.���� ��������� �� �� �� �� �����������. � ���� ���� �� �������� ���*�� � ������ �� ������� 1�������� ������ �� �� �� �� ���� �� ��� ��������� �/������ ��������� � �� ��� ��������� �� ��� �������� :����������� � ���� ���� ������������ ��������� ��������� � ����� �� ���*����� ����������*��� ���������� �� �������� ��������� ��� ��� ��������� ������������� ������ �� �������� ��� ���� :�������� � ����� .����� ������ ������� ��������� ����� �� ���� �� �� �� ��� ������*�� ����������� ���� ��� L��� �� ���� ���� ������ ���. ��� � ��� ��������� �� ��� �������� ��������� �� ����� �� ������������� ��*������������� - �������������� ������� ��� �������� �������� ����������� ����������� �� ����� �� �� �������� �� ��� �� ������ ����. �������� �� ����� �� �� ���� �� �������� ������� ��� ������ � ������*��� ������7������������ �� ��� ��������������� ��� ������� �� ���� ��� �������� ��� �� ������� �� ����� � �� ��� �� �� �� � � � �� � �� ���

Page 23: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

( Q�+'��"� 'Q

������������� �� �������� �� ������ ����� �� ��� ��������������. � ��� ��� �� ������ �� ��� ��� ��� ��� ���� ��������� 4�����. ��� ���������� ������ �������� ���� �� ����� �. ��������� � ������� �� ����� ������� ����� ��� �� ����� �� ���� �������� ����������� ���� �� �� ��������� � ���� �/. � �������� � �/������� �5������ � ���� ���� ������������ �� ���� � ����� ������ ����� �� ����� �������� ���� ���� ��� ������ 7������ ���������� �� ��� ��/���� ���*����� �� ��� �������� ��������� � ����� ���� ��. ����� ��� ���������� ���������� ����������� ����������� ,���� � �� �� �� ��. ��� ����� ����*������ ��� ��� �� ��� � ���� �� ��� ��/���� ������� ����������. ����� ��������� ���������� ��� ��� �� �� �� ������� ������� ���� ���� ��������*�������� ���������7��� �� ���������� ��� ��. ��� �������7��/���� ����*������ �� ���� �� �5����� �������� ���������� �� ������� � ��� �� ���*���� ������ � ����� � �������� :��������� ��� �� �� ����� ������ ������� �� ������� ����� � :�������� � �������� ���������. ��� �� �������*���� ���������� �� ��� ������ ���� �� �� ��� ��������� -� �������� *����� �� ����� ������ �� ��� ����� � � ������ :�������� �� �������������� ��� ��� �� �������� ���� ���� ��� �� - ��. ����� :�������� �� ������ ���� ��� ����� �������� ��� ��� �������� ���������� �����������

��� ��0������ �� ���� ����� ���0��� �� �� ������� ������ ��� ����� ��� �������� � �� ������ ��� ��� ��������� � ����� �� �������� ��������� �� ���*�� . � ���� ���� ��� �������� �� ������ �� $���� �������� ������������ � ��� ��� �� ���� ��� �� ������ ����� �� ������ ��� ����� ��������.�� �� �������� �� ������� ������ ����� � ���� � ��� �� ���� ������ ����� �� ��� ���������7����� �� �������� �������� ��� ������ ��� ����� ���� ������ �� ��� �� ��� �������� �� ������ ����� � ��� �5������ ������������� ������� ��� ��*�/������ �����. � ������� �� ���� � �� ������� �� ������ ���� ������� �� ������ ������������ L��� ���� �������� �������� �����. ��� ���������7����� ������ ��� ��� �� ���� ������. �� ����� ��� ��� ����������� �������� �� ��� �������� ���������. � ��������� ������. ��� ����� ������ � ������ ����� �� �� ������� � ��� �6� ����� ������ �������� � ��� ��� ������ ��� �������� ��������� � �������� ��� ���� �� �/����� ��� ������ ������ ��� ���� �� �� ���� ����� ���0������� ��� ���� ������ ��� �� ��� �5������ �� ����������� ������� �����*�/������ ����� �� ��� � ���� �� �������� ���������� �� ����������� �7�� ������ � ��� � �� ������ �� �� ������� ��� ��� ������������� �� �������� ����������

��� ������ ������ �� �� ������� �� ���� �� ������ ���������� �� ���� �5����� ������ 7������ ����������� ��� ������ �����. ���� �� ���������� ��� ���� ���� � ��������� � ��� �5������ �� ����������� ���������� ����� ���� � ��� ���� ����. �� ������� �� ��� �����7����� �� ������� - ��� �������� �� ��� ��6� �� ��� ������ ����� �� �� �������� ��������� ��� �5������� �� ���������� ���� � ��� ��� ��� ����� � ������������� �� ��� ��� �������� �� ��� �������� ���� L��� ��� ������ ������������ �� . �������� ������� ��� � � � 6��� ������ ����� �� ���*

Page 24: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

Q�+'��"� 'Q C

����� �� ��� � ��. ������ ���� ��� ������ ����� �������� �/����.�������� ������� ��� ������� ���� ������ �� ����������� �� ��� ����������� ����� ������� � ���������� �� ��� ������ � �� ��� ������ �� ������ ������ ��� ���*���� ������ �����* ����� �������

��� ��� ��� �������� �� ���������7����� �������� ���� ���������� ���. ���� � ��� ������. ����������� � ���������� � :�/�� � ��� ���*�� �6� �������� ��� ���������7����� �� �������� ���������� ���� ��� ��*���� � ���� �� �� ��� ��������� � ����� �� �������� �������. ����� ����� � ����� �. ��� �� ������� ���. � ���. ��� �������� �� ������ �� ����� ���� �� ���� ���� � ����. �� ���� ����������� ������� ��� �*����� ����� ��� �������� �������� ������������ -� �������� �������� ��� ������ �� ���� ������ ����� ��� �������� �� ��� ���� �� � ������ � ���� �� ��� ������� ����� ���� ������ ��� ������� �� ������ �������� �� � �� ����� ���� � �� �� � ���������� �� ����� ����� �� ������� � ���� �� ���� �/ ����������� ���� ���. ����� ���� ��� ������������������� �� �� ������ �� �� ����. � �� ����� �� ��� ���� �� ���� �/�� ���� ������ @� � �������� ���� �� ��� �������� �� ������ ����� ������ ������������ � �����. �� �� ��� ��� ��� ������ �� ������� ��� ��� �������.� ��� �� ��� ������ ���� ��� ������������ �������� ��������� �� ���*��� E�� ��� �������� �� ������ �� ������ @ �� ��� ���� �� �� �������/�� ��. ����� �� �� � ������ ��� ���� �. ���� � ��� �� �� �� ��� �������� ������

��� ������ ��������� ��� �� ��/ �������� "����� ( ������ ��� ��������*� �������� �� ��� ������� ��5����� ���� �� ����� ����� �� ��������� ������ �� ������� ����. �������� ���� �� ������ �� ����*��*���*�� �� ����������� ������� �� ��� ���� ��������� � ������ C. ���� �� ����� ������ ��� ���������7����� ������ �������� �� ���� ������ �� �����. � ���������������� �� ���� ������ � ��� � �� �� �� ��� �� ����� �� ��� ���� ����� �� ������ ��� ���� ������� �� �� ��� ������ ����� �������. � ��� ��*������ ��� ��� �� ���� ���� �� �������� �� ������ E� ��� �� ������ ����� �5����� ������ ����� ��� �������� �� ���� �� � �������� �� �������/�� �� �� �������� �� ������ @� 2�� �. ������ A ����� ����� �������� ��� ������ �������� ���� ���� ���� ���� ������� ��� ������ ��������� ��� ������ �� ��� ������ ����� ������� �� �� ����:� ��������

Page 25: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E Q�+'��"� 'Q

Page 26: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

� !�!�����

"��#$����

��� ����������

����� �� ��� ������ ��� ��� ������� ������� ������ � ���� �� �������������. �� ���� �� ��� ��������� �������� �� ��� ��������� � ������� ������ ������� :��������� � ��� ������� �� ��������� ����� ��� ����������� ��� ���. �� �� �������� �� ��� ������� �������� � � �� ����� �� ��� ����� ����� - ������ ������� :������� �������� ��. ��������� ������. ������� ��� � �������� ���. �� ����� �������� ���� ������ �������� �� �� �� ��� ��� �������� ����� �� ������� �����������K

%� +������ � ������� ������� ����������

(� $������� ������ ����������

C� ;�� � ������ �������� ��������. ���� ��� �/������ ���������1#Q��

��� ����� �� ����� � ������ ������ ��� :������� �� �� ��������. � ����������� � 5��� ����� ����� �������� � ���� ��. ���� � ��6� �� �����*���� � ����� ������������� � ���� �� ������ ���� ��������� ���.����� ��� �� �G���� ������ ���� ��� ������ � �������� �������� ������� �� ��������� 1������. �� �� ������� ��� ��� ����� ��� �� ������ ���� ���� ��� :���. ����� � �� ���� ����� ������ ��� ����� � ����

L��� �/� ����� ������ � ��������� ������ ��� ����� ������. ��� ���� ������ ��������� �� �� ����� ����������. ��� �/�� �. ���������� �� ���� ���*����� �7�� ��/����� ���� �� �� ��� �������� - ��. ��� ��� �� ������������� � ������� �������. �� �����. �������� ���������� ��� �� �� �����*���� 4��� �� �� ��� �%&&B� ���� ��� � ������� ����� �� :������� ����������K

%� ,������� �����������

(� +������������ �� ����������

Page 27: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

A �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

C� -��������� � �� ����� �� ��� ������ �������

E� ,�������� � �������� ���� ����� ����������

� ���� ������. ��� ����� �� �� ��� �������� ��������� ��� �� ��� :�������.�� ������ �. �������� �� ���� ����� 4����� ���� ���� �� ����. ������������� �������. ����� ���� ���� �� ������� ���� ����� �������� ����*������ �� �� ��������. � �� � ������� ���� ���� ����� ������� ��������� �� ����� � �� �� ��� ��� ���� ���� �� ���� "��������� ����������� ��� �� :�������. ��� ���� ��������� �� �� � � ���� ������* � �� ���� ����� �. � �� ������ �� �� ��� �� � �������� ��� �7�������� ��������

��� ��0������ �� ���� ������ �� �� ���� � �������� �� ��� �������� �������� �� �� �������� ���������. � �� � �� ������� ������ ��� ��� ����������� �������� ���������� - ����� �������� �� ��� ������� ���� �� ��� �� ���������� ��������� � ����� � ���� �� �� ������ �� ����� �� ���� �������

��� � �������� ���� � ����� ���

���� ������� � � ���� ��� ��������� �� �������� �������� ��� ��� ������� �� ��� ������ �� ��� �� �� ��������� ��� �� �� ���� �� ���� ������. ����.��� � ���� ���� ��� �������� ��������

- �������� ���� �� �� ���� �� ��� ��� �������� � ��� �� ����������� ���� �� �� ��� ��� ��� ����� �� �� ��� � ��� ������ ���� �5������������� ��� ������� �� �� �� ���� ������ ����� ��������� �� �� �� ��������������� �� ����������

��� ����� � � ��������� ��� ������� �� � � ��� ��������� ������ � ����� ��� �� � ��� ��� ������� � ��� �� � �������� ����� � ��� �� ���� ��������

��� ���� �� ���� ���� �� ��� ����� ���� �� ��� �������� ���� ���'���� ���� � ����� ����� �� ����� �� ���� M�� � �� ��� �%&&@�. 1�������())%� � 4������ � 2�� �%&&)�� 1������ �())%�. ��� �/�� �. ������6����� ����������� �� �5����� ������� �������� ���������� � ������������� ��������� �������� ��������� ��� ��� ����� � �� ����� � ������������������ 4������ � 2�� �%&&)� ���� ��� ��� ����� ��/����. � ���������� ���������� �� ��� ��/���� � ��� ����� ������������. ����� �������� ����� � ���������� ������� ������ �� �� �� ���� ���� ���� ������ ���������� �������

� ���� �������. �5����� �������� �� �������� ���������. ���� � ������*���. �������� ��� ��������. ������ �������� � ����������� �� �*�������

Page 28: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�(� $������� ������ ��������� B

�� ��� ����� ��� ������

��� ���� ������ � ��� ������ �� ��� ��������� ������ �� ������ ������1�������� �������� ���� ���� ���� �� �� �� �� ��� �� ������� ������ :��*������ �� ���� �� �/��������� - ������ �� ��������� ������ �� ����������������� ��� ���� ������� �� ��� ���� ��������. � ����� �������� �� �� ����� �� ���

���� � �%&D@� �������� ����� �������� ������� ��������. ����� ����������� ��� �� ���� ���� ��� ��� �. ��� � ��� ��� ��� ����� ��������� ��� ��� ��� ���� ��������� 4�� �� ���� ����������. ��������� �� ������ �� ���� ��� ���� ������� ��� �� ������ �� �������� ���� ���� ����*����� �� �� �� ��������� � ���������� ������ �������� ���������� ���� �� ��� ����� 4������ � 2�� �%&&). %&&(� ��� ������� ���*����������� ���*��� ������ �� ��� �������� ��������� ���� ��� ���� �������� �� ��� �� ��� ���� ������� �� ��� ��� ��/���� ������ �� ���� ��������� ������ ����� �� ��� ���� ��� ��� ������ ���� �� ���� ��� ������������������ ��� ��� ���*���. ��� �� ������� ������������� � ���� ���*���� ����������� "��� � 2� �%&&C� ��� ������� ��������� ����������������� ���� ����� ������� �� ����� �� ������. ����� �� � ���� ���*������ �� ������ ;��� ������ � ;�"���� �� ��� �%&&D� ��� �������� ������ �������� ��� ������ �������� ���������� �� ����� ����. ����������� ��� ��� � ��*���� ���� ����� �� ���� �� ���� �� ������ � ������� �������� ����� ���� � ������������ �� ����� ��� ����� ����� ����.��� �� ��� ����� ������������. �������� �������� ������ �� ���*���� ��� �� �5����� �� ��� � ��/���. ���� ��� �� ������� ��� ����������. ���� ������ ������ ���� � ������ ������� ���������������

- ����� ��� ������ �� �� �������� �� ��� �������� ��� ���� ���� ��� %&B)O� �� ��� ��������� �� �� ��� �������� ��������� ����� �� � ���� *���� �� ���� �� ��������� 1���� � 1����� �%&B(�. ������� � !����%&B(�. 1���� �%&B)� ���. ���� ��� ������. ����� ��� �� ���� ���� ���5����� ��������� �� ���� � ���� ���� �� ����� ���� � �� ����������� �� ���������� ��� �� �������� ���� ���� ������ $��� � ���� �� ����������� �� ��. ��� �/�� �. ����� �� !��� �%&D)� � $���� �%&&@�. ��� � �������������� �� ��� ������ �� ����� �� Q���� �� ��� �%&D%��

��� �������� ����� ��� ������

������� ��� �������� �� ��������� � ����� �� ������ ��� �� �� ������ ������ 7������ �������� �� ������� ����� � ������� :��������. ����� ������ ����� ���������� �� ������������ ��� �������� ��� ���������� �� ������ ���� �� ����������� � �� ��/���� �������� �� ��� ��������� � �� � ��� ����� � � ���� �� ����� � �� ������ �� ������ ������� :���������

- ��������� ������ ��� �� ����������� �������� �� ���� ������� ��M�� � �%&&A�� M�� � �� ��� ����������� �������� ������� ���� ����� �� �� �� �� �� ������*������ ���������� �� ������ �������� ����������

Page 29: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

D �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

� �� ������� �������� ���������� ����� �� �� �� �� ���� ��� ���� ���5����� ���������� �� ��/���� �������� �� �� ������ �� �� ���� ������������������. ���� �/� ������ ��� ������ ��� �� �5����� ���������� ��� ��� ������* � ��/����� ��� ����� ��� ��� ��� ��� ��� �� � ��� ���� ��� �5��������� ������� ���������� �� � �� �� � ����� ��� ��� ���� �� ������*����� ����� ����� �� ���� ��� ��� ����� ��������� ���� ��� ������ ���������� ���������� �� ������� ����� ��� �� ����� �� � ��� ����� ��� ���� ��� � � ���� �� ��� ��/���� �� �� �� ��� ������� ���������� ���� �� ������ �������� ���������� ����� ��� ��� �� �� �����. ��� �� �������������� �� �� ��� � ����� �������� ��� ���� ,�� �� ��� �%&&%��-���� ���� ����. �� ��� ����� �������� ��� ����������� ��� ��� ���������� ����� �������� ���� ���� ��� ������������ �� ���� �������� ����������. ��� � ����������� �� ��� ��������� �� �������� �� �� ��� ���

��� ��������� ������ �� M�� � �%&&A� �� ���� ������� �/���� ��1������ �())%�. ��� �������� � �������� ������ �� ��� �� ����� �� ���*���� ���������. ����� � � ���� ���� ���� ��� �������� ������� ������������������� �������� ���� �������� ����������� ���������� � ���������� ���� �� ����� ���� ����. � ����������� ���� � � �����7� ��������� � ���� �� 1������ �())%� ���� ����� �� ����������� ���������� �������� ��� �������� ��������� ������ ������� �� ����������� ���������

��� � ������� ��� ������

$��������7����� � �� � ��� � ���� ����� ������ ����� � ����������.������ � ��������� ���������� �� ��� ������� ��������� ��� ����� �������� �������� �� ������ � ������� �. ���� �������� ��� 6��������� ���� ���� �������� �� ������� �� ��� ��/���� �� �� ������� ����.��� ��� �� ���� ���������� ��� ��� ��������� �� �������� ��������� �� ����� �/�� ��� ���� ��� ���������� ��� �������� �� ��� ��������

- ������ �� ���������� ��� ��� ��� ������ ��� � ��� ��� ��������� ������ ���� ��� �������� ��������� � �� ������ �� ����� �� ������������ ,����� ��������� ������ �� ��� � ��� �� ������ � ��������� ������ ����� ��� �� ���� ���� ��� ���� $��� � ������ �� ����������� ���� ������� �� ; ��� � ������� �%&&@�. ��� ��� ��� ������*������� ��������� �������� ��� ����� ������ � �����. � ��� �������� �� �������� ������ � � ;-R2F'L#+. ����� ������ ����� ����� ������� ���� ��������� �� �� �� ����� ��������� ������� -��� �������� � ���� ����. ;-R2F'L#+ �� �������� ���� �/ ���� ���� �� ����� ����* ���� �/������� � ������ � �������� ���������� ��� ����� ��� ��� ��� ��� �� ����� � ������ �� ����� ���� ���� �������� ������ ���:�������. �� ���� �� ���� ���� ������� ����������� 4����� �� ��� �%&&C���� ��� ��� ���������� ��� � ��� ��������� � �� � ����� ����������� ��� �������� ����� ����� �� ������ 6�������� ��/������ ���� �������� ��� �� ��� ����������� �� 6�������� � ���� ���� �������� �� �����������. � ��� �� ��� � ���� �� ���� ���������� ������ �� ���������

Page 30: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�(� $������� ������ ��������� &

B3

DF

F1

D1

F2

D3=E

D2=F3

Dis

tilla

tion

2

F1

B1

D1

F2

B2

D2

Dis

tilla

tion

1

F

Dis

tilla

tion

3

B3

D3

Comp 3Comp 1

2����� (�%K ����� ���� �������� ���� ����� � ��� ��������*��� �������� �� ����� 6�������� ��/�����

� ����� �� �� �� �������� $���� ��� � 1�����0�� �%&&(� �� ��� *��� ����� ��� ��������� ������ ��� ��� ���� ���� �� ������ 6����������/�����. ��� �� ���� ���� ����� 1���. ���� ������� �������� �������������� ��� ���������� �� ��� 6�������� ��/���� �� ����� �� ���� ������� ��� ����� ������ �� ��������� �� ���� �� �� � � �� ����� 6�������� ������ � ������ �������� �� ���� ���� �������� �� ������ 6�������� ��/������ � ���������� ����� ������� ��� ����� ��������. ���������. �/������� �������� ��������� ��� ���� ���� ���� �� �� �������� � ���� �������� ���� ������� �������� -������ ������ �� ��� ������ ���� ��

Page 31: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%) �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

���� ��� ��� �� F����� �� ��� �%&&(�� ���� ������� ����� ��� ��� �� ��*���� �� ��������� �� ����� ����� 6�������� ��/�����. � ������� ������� ������ ������ � ������ �� ����������� �� ���� ���� :������� ���������� �������� �� ������ #/������� ���� �� ���� ����� �� �� ���� ��� ����� ����� �� L���������. ����� L�����5� �� ��� �%&&%�. L�����5� �� ����%&&(��. L�����5� �� ��� �%&&C��. ��� ��� ��� ������ � � $�F �� ����� ������. ����� � ������ ������ ��� :������� �� ��� �� ���� �� ��������� ���� ��������� �������� � ����� �%&&B� ��� ��� ��� ���� � ���������� !������� . ����� �� ����� �� �������6� ���� ���� ����*�� ��� ��� ������ �������. ��� �� ��� ��� ������ �� ��� ���� ��������������� �� ��� ��� ��/���� � 6�������� �� ��� ����� ���� ��������� � ���������� ��������� ��� ����� ������ ��� ��� ��������� ������ �� �� ��� ����� ��������� �� ���� ���� ���������� ��� ���� �� ��� �������� ��� ��� �%&&B� � ��� ��� � ��� �� �%&&D�� �� ����������� ��������� ������ ����� �� �� ����� �� ��� ��������� �� 6�������� ���� ������������

- �������� ������ �� 6�������� ���� ���� �� ���� ����� �� L��� �$���� �%&&A�. ����� ���� � �/�� � �� ��� ��� ����� �� ����� (�% �� �������� ���� ����� � ������� ��� ���� ���� ��� ����� ����� � ��� ������ ��������� �� ���� ���� �� ��� ��������

2�� �. �� ���� ���� 6�������� ������ �� ��������� �� �������� ������� ������ ��� ���� �� ������ ���� ���� ��� �������� ��������� � � �� ���� ���� �� ��������� ���� ��������� �� �� �� �� �� ������� ��� ���� �������������� ���� ����� 6�������� ��/����. ������� ��� ��� �� � �������� �������� �/���� ������ ���� �/�� � ��������� ��� ������� �� ��������*����� ���� ���� �� � ������ �� ����� (�(. ����� �� �� � �� � �� ���� ������ ����������� �� ��� 6������� �� ������ ���� ��� ����� �� ��������� � ���������. �� �� �� ����� ��� ��� ������������ �������� ������ �� ������.����� ����� �� ��� �������� ����������� �� ��� 6�������� !��� � ��*����� �%&&(� ���� ��� �� ����� ��/����� ���� �������� ��������� 6���������

��� ������������ ��� ������

��� ��0������ ��� ����� ����������� �� �������� ��������� �� �� �� ��� ������ �����. ��� � ���� ������ �� ����� �������� �������� � ������ �� � � �� �� �� ��� ��������� ���� �� ������� �����������. �� �� �����*�� ��� ��� � ��� ��� ���� ��������� ���� �� ��� ���� ����� ��. ���� � ��������� �� ��� �� �� � �. �� ��� �������� ����������������������� ���� �� �� �� ���� � �� ���

L��� �� ���� ����������� �� ��� ��������� �� �������� ���������. �� ���* � ���� ��� �������� ����������� ��������� - ����� ����� ���� �� ������� �� ���� �� �� ����� �� 4��� �� �� ��� �%&&B� �K

Page 32: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�(� $������� ������ ��������� %%

Dis

tilla

tion

2F1

B1

D1

F2

B2

D2

Dis

tilla

tion

1

T-x-y diagram

Composition

D1

F

B2

D2

F1F

F2

B1

X 1 X 2

X 1

X 2

P 1

P 2

Pressure, P 1 Pressure, P 2

2����� (�(K ��������*����� ���� ���� ��� ��� �������� �� ������� ��� ���6�������= �� ��� ���� � ��� ���������= ��� ������������ ���� ���� ��*�������

������

H ��� ��

�� � ���� H )

��� �� � )

� � � � � �) %��

�(�%�

��� ���������� ����� ���� ��. �. �� �������� �� ��� ��� ������� � ���� ��� �� ���� ���� � ��� ���� ��� ������� �� ��� ����������. ����

Page 33: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%( �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

� ����� ��� ��������� �� ���� ������� � � ������� � ���� ��� �5������������� ��� �� � ����������� ���������� �� �������� ��������� � ��*����� �� ��� ���� ��������� ��� ������ �� �������� ����������� ������������ ������� ����� �� ������� C�E�(�(.

$������� ����������� ���������� ��� ���� ��� ��� �� ��� ������� ������ ��� ���� ���� �������� ���������� "����� �� �� ���� �� ��� ������ ��� ��� ���� ��� ����� �� ��������� �� ���� ���� �� ���� �� �� ����� ������ �� ��� �������� ����������� ������ �� �� ���� �� ��� ����*���� �� � ��������� �������������� �� ����� � �� ������� - ���������������� �� ������ �� ����� �������� ���������� ������� �����7��������� ���*���� �����. � �� �� ������� ��� ��� ����� ���� �� ���� �������������� �� �������������� � ������ �� '��������. ��� �� ����� �� ����� �� ��� ������������ �� ��� ����� ����� ���� �� ����� � �����. ��� �/�� �. �������� �/ ���� ���� �� ���� �� �������� �� ��� ��������������. ������� ����� � ���� �/ �� ��� ������������ �� ��������� ��� �������� �� �����*� � ����� � ������ ������ ��� �������������� �� �� � �������� ����� ����� ���� ��� �������������� �� �� ���������

-������ �������� ��� �� ���� �� �� ���� ���� ����������� �� ��� ���*����� ��� ��� � �� ��� ������ �� ����7���� ��������� ��. � �� �� ����� ��� ��� �� ����� �� ��� ����������� ��� ��� ��� � �� ��� �������������� ������������ � �������� � ��� ���� �� -��������� � L��������� �%&D@�.��� �/�� �. ����� ����� ������� ������ ��������� �; F�� ����� ���� ������ ��������� �� ���� ���� ��������� �� �������. ��� ����� �� �� � � � ����� ��/�����. � �� ��� �� � �� �� �� ���� ��������� - ���� ����*���� ����� ������ �� ���� ���� �� �� ���� ��� ��� �� -����� �2 ��� �%&&)�. ����� ���*���� ��������� �� ��� �� � ����� ���������������� ��������� �; QF�� ���� �� �� �� ���

- ����� ������ �� ���� ��� ��� �� 1� �� ��� �%&&%�� ���� ������� �������������� �� ���� �. � �� � ��� ������ �� ���� �/ ���� ������ ����� ��� �������������� �� ����� �� � �� �� � ; QF� ���� ������ �5����� �� ���� �� � �� �� �� �����*��� ����� ���������. ��� ������������O� ����� ���� ������� (�C�%�(� � ������� ������� ��� �������� ����� � �� ��/������ - ���� � ���� �� ���� �� ���� ����� ��� �� R������ ,������� �%&&&�� 1��� ���* ���� �����*��� ��� � �� �� �� ��� � ��* ���� �� ��� ������ ���� ���� �� ����� ���� ������ �� ��� �5����� ����� ������� ��������������. ��� �� ��� ���� �� � ������ �$�Q� � ��� ������� ��� ���� �������� ������ �$#Q�� #�� ����� ����� ��������������.��� $�Q ����� ���� ��� ���� �� ��� �������� ���� ��� � �������������� ���� �� ����. ��� � ��� $#Q ����� �� ��� ������� ��� �� ��� ���������� �� ��� ��� �5����� �������� ����� "��� �/ �� ���� ��. �������.��� ���������� �� ��� ��������������� ��� �� ��� �%&&&� ��� ��� ���* � ��������� �������� ��� ���������� 6�������� ���� ����� 1���. ��������� �������� ���� ���� �� ��� ��������� �� �/� ��� ���� ����� � �� ���� � ����������� ���� ��� ��� ����� ��� ��� �� ��*������� ���7����/����� ��� � �� ���������� ���� ����� �. �������� ����� � ��� �

Page 34: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�(� $������� ������ ��������� %C

��� �/����� ������� ������ � ���� �� ����� �������� ������� �� ���*���� �������� ���� ��� ����������

�8�8)8� #������0� 0� ���� � ��

,�������� �������������� ��� ������� :������� �� �� ������� � ��� ��#��� ��� ��� �������� ��������� ��� �� ��� :�������. ����� �� ��� ���*���� �� ��������� �� ��� ���� ������� 1�������� �� �� �� ����� �� �� ������� ��� ��6� �� ��� �� �� �������� ����������� ���� �� ����� !���� �,������� �%&D&��� 1������. ���� � ��� �� � ���� ���� ��������� ���*��� �������� �� ���� ���� �� ���� �� �� ��� ��6� �� ��� ���� �� �� � ��. ������ �� ��� ��� ��� ������� �� ��� �������� ���� �� ������� ��� �� ��������� ��� 0���� ��� ��������� $�. ��� ������� ������ �� ������������� �� �� "�# ��� � " *������� ��/����� ���� �� �� ���������� � ��������� ����� �������� ���� �$������ �� �� � L���������. %&BA�� 2��*��� (�C ����� �������� �������������� ��� ���*������� ��������� -���� ��� �� �������� �� ��������� ��� ��� ��/����� ��� ���������� ������ ��� ����� ���� ��������� ������� �������� ����. ��� � ��� ������ ������������� ������ ������� ������� � !��� �%&B(� ������� � �/���������� � �� �� ��� ������ �� ������ � ��������� ��� ���� ��� �� ���������������� ����� �� ���� ��� ����� �������� (�(� ����� ��� ����� �� � ������ ��������� ��������� ��� �� ��������

� HI(��� � %�JS

��S��� � %�S�(�(�

#������ (�( �� ���� �� �� ��� ��� � �� ���� �� ��� ������ �� ������ ����� ���� �� ��� ��������� ��� �5����� ������� �� �������� �� �� � (�%�-� �� �� ������. ���� ���� �� � ���� �� ��� � �� � ��� ���� �� ������������� ����� ���� ���� �� ����� �� ��������. ��� ������ �� ����������� ��� �������������� ��� � ������� ���� ��� ������ �� �������� �� ���������

Q" $( %C (E @@ %EA E(D E(&%) EDA(() %�BAB �%)�

�� � (�%K >������ �� ��� ������ �� ������ � ��������� �� ���� ���� �� ����� �������� �� ��� ������ �� �������� �� �� �������

� �� ��� � �� � ��� �� ��� �������������� �� �/��� ������� �� ��� �� ���

Page 35: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%E �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

ABCDE

A

B

B

C

B

C

C

D

B

C

C

D

C

D

D

E

2����� (�CK $������������� ��� ��� �������� �� ���*������� ��/�����

�/�� � ���*���� ���������. ���� �/ �� ���� � ����� �������� ����*������ ��� ���� ����. ��� ��6� � ���� �/��� �� ��� ���� �� �� �������������� 2���� ���� �������������� ��� � �� ���� ��� ������������; QF� ����������� ���� �� ����� � �� ���� ��� ����. ���� ������*�� � � ���������� �� ���������. �� ��� �������������� �� ��� � �*�� �. �� �� �������� �� ������� ��� ��������� �� ��� ; QF� ���� �� ��/� ��� �� �� � �� ����� ��� ���������� ����� � ������� ��� �� ��� ����� ��� �� ������

��� � ���� �� � �������� ���� ��

��� ��0������ �� ���� ������� �� �� ����� ���� �� ��� ���������� �� �� �� �������� �� ��� ������ �������� ����� �� ��� ������� :�������� ��� ��������� �� �� ���� ���� �� ���� � ��� �������� ������� ���� ���� ���� ����.� �� ����:� ������ ����� �������� ������� � ������� ���� ����� ���� �����/� �� ���� ������ ��� � ������� � ������ ����� ������ ����������. � ��� ������ ��� ��� �� ���� ������ �� �� ���� ���� ��� ��������� �������� ���������� �������� $��� ����� ��������. ���� � ��*��������� �� �� ����:� ��������� - ������ ��� ������ �� ��� ��������/��� �� ������� � ������ ����� ������. � ������ �� �� ���� ����� ��� ���� �� ��� �� ��� ���*�������� ����� ���������� �� ���� ����

Page 36: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� %@

�� �����

�� ������������ ������ ������ ����������

����� ���� �� ���� ��� ���� ������ ��� ���������� ;�� ��� � �� ���� * ���� �� ���� ��� ���� ��� ��� ���� ��� �� �������. � ��� ���������������� �� ��� � �� �� � � �� ���� �� �������� ���� ���� ����*��� ������ 1������. ����� �� ��� ��� ��� ���� � ���� ���� ��� � ������� ������ ��� ������ ������� � ��� ���� ��������. �� ��� � ������ ���� ������� ��� ���� ��� ������� ������ ���� ������� �� ������ ���*��������. ������� ���������� �������� � �� ������ $��� ������� �� �������� ����� ��� ���� �������. ��� ���� ����� �� ��� �� ��� ��/���� �� ��������� - ��. ������� ��� �/�� � ��� ��� ����� ���� ���� �� ��� ����� �� �������� ����������� ���� ��� 1��� �� �� �������� ��� ��� �� ������ ��� ��� �� �� � �� �� �������� �. ����� �� � �� ���� ��������������� 4�����. �� �� � ����� ��� ��� ����� ������ �� ���� ���� ��� ������ ��� ����/���� ������� � ��� �� ������� :��� �� ��� �� ��� ������ ����� ������ �� �������� ���� ���� � �� ������

" �� ����� ��� ����*���� ���� ���� �� ���� �� �� ���� ���� ����� �����* ���� ���� ������ �� #/�������� ����������� � ������ ���������� �� ���� � �� ����� �� ��� ������ �� ��� ������ ��� ��0������ ����� ����� �� ���� ���� �� ���� �� �� ���� ��� ����� ������ �������� � �� � ������� ��� �������� ����� ��� $���� ��� �������� ����� �� ���������� ����� ������ �����������. ��� �� �� �� ����� ���� ���� �� ���� ��� ���������� ��� ������ ������ �� +�� � �� �� � � �� ���� �� ������� ����������������� ��� ������� �������� �� �������� �� ��������� � ������������ � ���� �����/�. � �������� �� ��� �/������ ���� � ����� ������ �� �� ����� �� ���� ��������

�8%8�8� ����3 90��

� ���� ����. ����� 6��� �� ���� � ������ ����� �������� �� ����������� ���������� ������������ ������ ����� ������� ��� ����� � ��� ���� ������ � ���� ��� �������� �� ����� �� ���� 6���. ��� ������ ������� �� �������. � �� ��� �/����� ���. ���� � ������� ������ �� ������� ���� �� ������� ��� ����� ��������� ���������. ����������� �� �����6���� �� ���� ���� �� ���� �� ��������� � ���� � ���� ���� �� �������� �������� �� ������� �� ���� �������. � ���� ��� �������� ���� ��������� �� ��� ���� ������ �����. ����� �� � �������� �� ����� 6������� ��� ��� ���� ���� �� ����� �� ;�������� � 1� � �%&A%� �� ������ �� ����� (�E�

$���� �� ��� �%&@)� � ����� �� ����������� ������� � ����� ������ ������� # � �� ��� ����� ������ ���� $ �� 2�� ��� # ���������. ��� ���*����� �� ��� ��� ��������� �� ���� ��� ������ � ��� ���� �� ����������� ���� � ����� ����� �� ���� ��� ������ � ��� ��� ����. � �� ����� ��*

Page 37: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%A �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

X DXB Feed

Equilibrium line

RRmin

Increasing RR

Liquid mole fraction, x i

Vap

our

mol

efr

actio

n,y i

Pinch Point

2����� (�EK ����� ����� �������� ��� ����� ���� ���� �� ;�"��*���� ����� ���� ������ ++ �++ H ��:�/ ������

�� ����. � �� ����� ���� ����� ��� ��� ��/����� �� ���� � � ����������� ������� ��� ��� �������� �� ���*����� � ���� �����/�. !����%&D)� ����� ��� �������� � ����� ��� O���� �� ��������� �/���� ������ �������O �� ��� �� ���. ������ �������� ��� ��� ���� ��� ��� ������� �� ������ ��� ��� ���� ��� �� O�� ���� ���� �/� ����� � �� ��� ���*��� �� ��� �����O� � ��� ��� �� ��� $ ���������. ��� �� ���� ������������ �� �� � ��� �� ��� �������� � ������� ��� ���� �� ��� ��� ������������ ������� ��� ��� ��������. ��� ����� ������ ����� �� ������� ��� ����. ��� �� ��� ��� �� ��� ��� ���� �� ��� ���� ���� �� ����

�8%8�8� ��������/ ���2� ��30�

- ������ �� ������� ����� ����� ��� ��� � �� ���� �� ���� ���� �� ������� ���� ��� ��� ���� ��� ����� ���� ��� � � � �������� �� � �� ���������� ����������. ����� ���� ������ �������� ����� ��������. ��� ���� �� ���� ��� � ����������� - ����� �������� �� ��� ���� ��������������� �� ����� �� ���

��� ���� �� *����� ����� �� �������O� ������ � �� ���� ��������� ��� ������ ������� �� ��� ��� ������� ��������. %&C(. %&E@. %&EA.%&EA�. %&ED�� �������O� ����� ����� ����� �� ����� �� ��� ���� ��

Page 38: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� %B

�� ������� ��:�/ ���� ��� ��� �������� �� ���� ����� � �� ��� �� ������������� �� ������� �� � ����:�� � ������� �� ���� �� �� ���. ����� �� �� ��� �� � �� ��� �� �� ��/������ �������O� ����� ���� �����������. � � � ��� ��� ���������� � ��������� �������� ���������� �� ����������� ������� �� ������� ��

�����

������

�� � �H ��T % �(�C�

�����

��� ��

�� � �H �� �(�E�

#�� �� ��� �������� (�C � (�E ��� � ��� �� ������ � ����� �� ���*����� �� ��� ��/����. ��� ����� ������ ����������� �����. � ��� � ��:�/���� ����� ������� ����� ��� � ��� ��� ������ ����. � �/���� ������� H � H ��� ��� ������ ������� �� ���� �� ���� �� �� ��� ������ �� (�C� (�E ���� � � 4. ���������� �. � ������� ���� ��� ���� �� ��� ���� ��� ����� H ����� T � ��� �� ����� ������� (�@�

�����

�������� � �

H %� � �(�@�

1��� � �� ��� ���� ������� �� ��� ��� � � �� ������ ����� �� �� ���������� ��:�/ ����. �� �� �������� �� �� ��� ��� ������ ����� �� �������(�@ � ������� ��� � �� �� � ���� ������� (�C. �� �� ��� ������� ��:�/����� ��� ����� �������� ��� ��� � �� �� � ��� ������� ��� � ��� �� � ������ ��� �������� �� ��� ���������

$���� ���� � ��� ��� ��� ���� � ����� �� ������. �� �/���� ��*�����O� ������ - ��� �/�� �� �� ���� ��� �� ����� �� ��� , ���� �; ��� �%&DE� ���� � ����/���� �� ����� �� ��� ������� �������� ��������� ��/����� � ������� ��� ��� �� ������������� ��� �� �������������/������ "�� � L��������� �%&D%� ��� ��� ������ ����� ��� � ��* ���� �� ��� ��:�/ ����. ����� �� �� ����� ��� ��� ���� �� ��������������������. ��� ��� ����� ������ ��� ����� ��� ����� ���� � ��� ������� �� ��� ��� ����. ����� �� ����� ��� ��� ���� F���� �� ��� �%&D&� ����� ������ ���� �� ��� �������� �� "�� � L��������� �%&D%� �� ��������������� ������� �� �������� ���� ��� �� ���� ����� �� � ���������

-������ ������ ��� ��� ����������� �� ���� ���� ����� ���� �� �� ��������� ��� �� ��� ,� � � ����� ���� �,� � �. %&E)�� ��� ,� � ������ ���� �� ��� ��� ��:�/ ���� �� ��� ������ �� ����� ��� ��� ��������������� ��� �������� �� ����� ��/���� �� ��� ��� �������� �� �� *����������� ��/����� - � �� �� ��� ,� � � ����� ���� �� ���� ����������� ����� �� ����� (�@�

Page 39: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%D �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

2����� (�@K ,� � � ����� ���� ���� ���� ����������

��� ,� � � ����� ���� �� ����� �� ��� ��� ������ ����� �� ����� ��� ����������� ���������� -� �� �� ���� �� ����� (�@. �� ��������� ��� ���� �� ��:�/ ���� �� ������� ��:�/ ���� ����� ��� ������ ����� ������ �� �����. ��� ������� ������ �� ��:�/ ���� ��� ��� � �5��� ����� ������ �� ������ +������� � ,� � � �%&@)� �/���� ��� ,� � ������ ���� �� ��� ��� ��� �������� ���� ������. �� ��� �6��� ��� ������� ������� �� ������������� �� ���� �� ��� �� ������ �� ��� ,� � � ����� ������ ��� ����������� ��� ��� ��������� ����� �� ��������� ����� � ���������� ���������� � ��� ��������� ��������. ��� �/�� � �� ����� ������� (�A�;���� � 4���� �%&C&� ������� ��� ��� ������� ��� ���� �� �� �������� ��� ���� �� ����� ���� ��� ��� �� ����� �� �� ��� ���. �� ���������� ��� ���� �� ��� ��� � ��� ���� �������� �� ��� 2����� ��������2�����. %&C(� �� ��� �� ��� ��� ��������� ���� �� �� ������� (�A�

��

�H������

�������H

��I������������ ������� �������J

��I������ ����� ������ ������ �J

���� �� ����

������� �����(�A�

$��� � 1�� �� �%&&D� ������ ��� ���� ������� �� ��� ���� �� �� �� ��� ���� ���� ��������� ���� � ���������. ����� ������ � ��� �������*���� � ��� ��� ������ ���������� -������� �� $��� � 1�� �� �%&&D�. ������ ����/������ �� ��� ������� ��� ���� ������ �� �� �� ����� ����� ��� ������� ������� �� !������� �%&EE�K

��H

�������

�����

������

�����

����

��������(�B�

-������ ��������� �� ������� (�A � ������� (�B �� ���� �������� ��' ���� �%&AA� ����� �� �� �� ���� ��� ��� !������� ������� ��������

Page 40: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� %&

(�B� �� �������� �� ��� 2����� ������� �������� (�A��

�8%8�8% #���3���/ ���2� ��30�

,����� ������ �� �������� ��� ����� � ��������� �� ���� ���� �� ����.� ���� �� ������ ���� � � �� � ���� ������������� �� ��� �������� ����� �������� ������� ������ ����� ������. ������ ��� � �������� ���������� � �� � �������� ��������� �� �� �/� ���� �� � ��������� ������������. ������ ����� ���������� � � � �������� �� � �� ��� ����� ������ ���� �� �����

'�� �� ��� ���� �� *����� ����� ���������� �� ��� ������ ;�"��*���� ������ �;�"�� � ���� �. %&(@�� ���� ������ �� �������� ��� �������� ��������� ����� � �� � ��� ��� ���� ������ � ��:�/ ����� � ����� �� ��� ���� ��� �� ��� ��� �����������. ��� ����� ������ �������*����� � �� �������� �� �� � ���� ����������� � � ��� ����� �������� ����������� 2����� (�A � ������� ��� ��� �������� ���� � ���� ������ ������������� ���������� ��� ;�"��*���� � ����. � ��� ���� �� �� �� ������� ���� �� ���� � ������ ������������ � ��:�/ ����� 2����� (�E ���*���� ������ �/�� � �� ;�"��*���� � ���� ��� ����� ��� �������� ���� ��� �5����� � ��� �� ��:�/ ������

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Str

ippi

n g s

ectio

n o

pera

ting

lin

e

Rectifying sectio

n operating line

x = x Bx = z F x = x D

Equ ilib

rium

curv

e

45o li

n e

Slope = L /V = R R/(RR +1)

Slo

pe

= (

V B+

1)/ V

B

q-line

Vap

our m

ole

frac

tion

of th

e lig

ht k

ey c

ompo

nent

, y

Liquid mole fraction of the light key component, x

2����� (�AK ;�"��*���� � ����� ���� �������� �����

Page 41: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

() �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

��� ;�"��*���� � ����� �� ��� �� ��� ��������� �� �� ���� ���� ��%� �������� �� � ����� � ���� :�� ���� �� ��� ������� �� ����� ���� � �� ����� � ����� ��� ��� ���� ������ �� ����� �������� �� ���� ���� ���� �� ����� 1������. ����� ��� ����� �� ��� ���� �� %&(@. ��������� ������ �� �������� ������ ������� . ������� � ����������� ���� ��� ��� ��� �� ���� ������ � �� �� �� ��� ;�"��*���� ������ �� �� ��� � �� ��������� ��� ������ �� ����� ���� ������ ������������� ��� ����� �������� � ����� ��:�/� 2����� (�E. � ������� ������ ����� �� ����� ��� ������� ��:�/. ������������ �� ��� ����� ������ ��� ��� ����� ���� ���������� �� � ������� ������ �� �����. ��������� �������� � ��� ��:�/ ���������� �� �������� ���� ��������� ���� ������� �� ��� ����. � ��� ������� ������ �� ������ ��� ����� ����� ��� � ���. ������ ��� � ��� ��������� ����� ����� �������

-������ � ���� ������ ����� ������ �� ��� �������*$���� ������������� �%&(%� � $���� �%&((��� ������� � $���� ��� ��� ���������� ��� �� � ���� �� ������������ ����. ����� ���� ���� ��� ��� � ���� �� �������� �������� ���� ��� ����������� ���� ��*����� ��� ����� ��� ��� ���� ��� ��� ��������� ������ ���������� ���� ;�"��*���� � ������ 2�� ���� �����. � �� �� �� ��� �/��������� ���� ���� ������ �������� ��� � � �� ��� ����� ���� �� � �����. ���� ��� ���� ������ � ��� ������� +����� �. �������. +���� �� ��� �()))��/���� ��� ����� �� �� � ������ ��/������

��� ���� ������� � ����� ��� ��� �� ���� �/������� � ��� ����� �������� � �����. ����� �� ��� ��� ������� �� ����� ��� ����� ��������������� � ����� ��� ���� ��� ��� ����� � ��� ������ � ����. ��*���� ���� �� ������ � �� � �������� � ����� �������� ��� �������� ���� ���������. ��� ���� ���� ���� �� ����� 2�� ������ ���� ����. ������� �� � ������ ������� �� ���� ���� �� ��� ��� �� ���� ��� ���*������ �$���� ��� � 1�����0�� �%&&(��� ��� ���� �� ��� ���� � ���� ���� ��� �������� (�D� � ��� ����� �� ��� ���� �/ ������ ���������������� � �������� (�&��

� H � T�� � ��� H � � ��� T� � � �

�(�D�

���� H ����� ��� �� � � � � ����� ���� �(�&�

��� ����������� �� ��� ���� �������� �� ����� ��� � � ����������.� �� ���� ����� �������� ������ � �������� ���� �/ �������� ���������� ��� ���� � � ����� ����� ����. ������ �� ������ ��� �������������� ��� ��������� �� ����� � ������ ��������� �� ������ ���� ���� ����*��� ���������� �������� ����� � �� ������ � ����� . ����� ������ �� � ���������� � ��� ��:�/. ��� ���� ������ ��� �� ����� ��� ��� �� ���*����� � ����� ��:�/� - ����� ����������� � �������� �� ����� �� ���

����� ���� ���� �� � �� �� �� �������� �5 ���� ������ ����� �� �� ���� ��� ��:�/ ���� ����� ��� ������. � ���� ���� ��� ����� � ���� ��

Page 42: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� (%

� ������ ������ ������� � ��� ��:�/� L��� �������� � ��� ��:�/. �������������� ���� � �� ��� �� ��� �� ������ �� ��� ������������ ���� ���� ���� ���� ���� ��� ��� ������ � ���� �� ������� ��� �� �� �� ������ ���� ���� ���. ����� ��� �� ��� ������� ��� ��� ����������� & ������ �� ���� ��� ����� � ����

$�������� ���� ���� ���� �� ������� ���� ������ ������� ���� �5������ ���� ���� ���� �� ��� �� ��� ����� ��� ���� ���� ��� �� � �� �� ��� ���������� �������. ��� ������ ����� �� � �� �� ��� ���� ������� �$���� 1�� �� �%&&D�� � �� ������� � �� ������ �� ��� ����������� �� ��� �������� ���� � +� ���� ���� ���� ���� �� ����� $���� �� ��� �%&&&� ����� ������ ��� ��� ����� �� ����7������ � ��� �������. � �� ��� ��������� �� ����� ���� � �������. ��������� ������ �� �� ������� -� �/�� � �� ������ ������ ����� ���� ���� ���� � ������ ������ �� ������ �� ������� ����� (�B. ����� ����� � �/�� � ����� �� 2������� �� ��� �%&&C�� ������ ���� �� ���� ���� ���� � ��� �� � ���� �� ������ ������� Q������ �5������ ������� ��� ��� ����� �� ���� �� ��������� ����� �/��������������� �� �/������� � �� ������ ��� ��� ���� ���� ���� �� ������� �������������� ���� ���� ��� ��� ������ ������� L��� � $���� �%&&A�������� ��� ���� ���� ���� ���� �� ��� ����� ��� ������ ������. ���� ���� � �� � ����� ��������. � ���� �� ����� ���� ������� �������

2����� (�BK "�������� �� ������ ������ ��� �� � ���� ���� ����������� I2������� �� ��� �%&&C�J�

&���� ��� �� �������� ���������� �� ������ � ������ ����� �������� ����� ��� ����� �� ���� ����������� ���� ������� �� ���� �� 6���.

Page 43: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(( �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

����� ��'��() �� ���� ������ �� ���������� ���� ���� ������� �������� �6�������� ������� ��� �������� �� ������ ������ �� ��� �������� �� �/������� ����� �� ����� ���� ���� � ��� ��� ����� ������ ������ �������� ����� �/� �����. �� �� � � ����� ���. � � ������ �� �����(�D. � ���� ��� ������ �� ������ �� ���� ��� �����. �� �� � �� �� ����� ��� ������ (�D��. � �� ��� ���� ������ �� ������ �� ����� ����� ��� �����. �� �� � � ����� ������ (�D���

Stable Node

a

Unstable Node

b

Saddle

c

2����� (�DK $��� ��� �� ������ ������ ��� ������ ������� ��� ���� ��� �

� ��� ��� �� 6�������� ����*6��������� ������ ���� ����. ����� �� �� ���� ���� ���� ������. �$��� � 1�� ��. %&&D�� -� �/�� � �� ����� �� �����(�&. ����� �� ���� � �� � �/�� � ����� �� $���� ��� � 1�����0�� �%&&(��2����� (�& ����� ��� ������ � ���� �� � ������ ��������� Q��� ��� ������� ���� ������ ������� &. �� � ������ �������� �������� ��� ������� ������ ���������� �� ������� (�D� 2����� (�&� � ������� ��� ������� �� ������ ������� �� ������ � ���� �� �������. ����� �� 4 � �. ��� ���������� �����������. &� ��� ������� �� ����� �� ��� ���� ���� ��� �� ������������� & � ��� ������� ��� � ��� ���� ������ ������� &� Q���. �� ���� ��*��� ��� ������� �"��� (� � ��� ����*��� ��� ������� �"��� C��� �� ������ � ���� ������� �� �� � ��� �� ����

F

B

D

D

B

a b

F

2����� (�&K $������� ������ �� ������ 6�������� ��/����= �� ������������� ������ � ��� � ������ ��������= ��� ����� � �������� ��������

��� �/�� �� �� ������ 6�������� ������� �� ����� �� $��� � 1�� ���%&&D� ���� ����� ����� (�%) �� ���� 2����� (�%) �� ��� ���� ����������� ���� �� ��� ������� ��� ��� 6��������. � ����� (�%)� �����

Page 44: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� (C

���� ���� ���� ������� ���� �� ��� ������� ��� ��� ����� 6��������. ����/���� ��� ��� 6������� � ��� ������ 6��������

2����� (�%)K ������ ����������� ������� ��� ����� ��� ������������K �������� ��/���� ���� ��� ������� ��� ��� 6��������= ��� ������ ��/�������� ����� ����� 6�������� � ��� ������ 6������� I�$��� � 1�� ��.%&&D�J�

� ����� (�%). ��� ������ � ������ ������������ �� ������ �� ������ ������� ������� ����� � ���� �� � ������ �������. ��� ��� ���������� -� �� �� ����. ��� ���. ������� � ���� �� ������ �� ��� ���� ��� ���� �� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ����

� ���� ���� �� �� ������ � �� ����� ��� ���� ���� ������ � ��� ��:�/����� ������ ���� ��� ���� ���� ������ ��� �� ���� � ������ ���� ���� ������ � �� ��� ��� ��� �� ��� ������/� ��� �� ��� ���� ���� ������ ���. � ��� ���� �� � ������ ������� �� ��� ����� �������� ��� �� ������� ���� �������

-� �/�� � �� ���� �� ����� �� ����� (�%%. ����� � ������� � �/�� � ������� L��� � $���� �%&&A�� ��� ���� ���� ������ �� ������� ��� ������! � F. ������� ��� �������� ��� ���� ���� ������ �� ������. � �.��� �� ��� ������� -� � ������ �� ����� (�%%. ��� ��� �� �� �� ���������� ������� �� � ��. � �� ������� �� ��� �� � ��� ��� ��� ���� �� ������ ���� � � �� - ��� � �������� �� ������ �����*������ ������� �� ����� �� 2������� �� ��� �%&&C�. L�����5� �� ��� �%&&(�.$���� ��� �� ��� �%&D&�. L��� � $���� �%&&A�. $���� � L����������%&&B� � �� ��� ��� � ��� �� �())%�� �� ��� ����� �������. ������������� �� �� ������ �� ������ �������� ���� ���� ��:�/ ����� ������ ����� �� �� ������ � ������� �%&D@� � F����� �� ��� �%&&(�� 2�*������ �� ��� �%&&C� � L�����5� �� ��� �%&&(� ��� ��� ��� ������ ��

Page 45: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(E �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

2����� (�%%K 2���� � � ������� � ��������� �� ���� ���� �������� ��� �6�������� ������ I�L��� � $����. %&&A�J�

������� ��� ������� �� ����� � ������ ����������� � ����� ��:�/� 2��������� ��� �%&&C� ��� ��� ��� ���� � �� �������� ����� ����� �/��� ��� ��*��� � ������ ������ �� ��� ���� ���� ������� L�����5� �� ��� �%&&(���� ��� ��� ���� � ��� �������������*������ ��� ������ �� ��� ������� �� ��� ����. ��� ������ �� ��� ��� ������ �� ��� ���� �/������ ������ �� ����� � ������ ������������ �� ��� ������� ����� ��� ������������ �/������ ��� ��������� L��� � $���� �%&&A� ������� ��� ����� �������� ����� ����� �� ��� ������ ��� �� ��� ����

+����� ����� � ���� ���� ��� ��� �� ��� � ��� ��� ��� ����� �� ���� �� ������ �������� L����� ��� ����� �� ������ �������. ��� �����*� ��� �� ��� � �� �� �� ����� ���. �� �� ���� ����� ��������� ��� ��������� ��� �������� �� ����� 6�������� ��/������ � ��� ��� �� ���� �� ������ ��� ��� ����� ��� �� �� ��� ��� ��� ��������. � �� ��� ������� � 6������� ���� �� �� ���� �� ���� ��� ���� �����. ��� ������������� �� � � �������� � �� ��������� '��������. �� ����� ������������ �� ����������� �� ��� ���� �� ����. ��� �������� �� ����� � �+����� �� ��������� �$��� � 1�� ��. %&&D�� '���� ��������� �� ����� ����� �� �/����4����� �� ��� �%&&C� ���� ���� ��� ��� ���� ���� �� ��� ����*���� ��*�������� ������ ��/����� �� �������� � �� ��������. � ��� ���� �+������� �������� �� �� � ��������� ������������� �������� � ������ ���. ��� ��*������� �� ������ ����� ������ ����� �7�� ���� ���� ��� ���� ���

Page 46: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� (@

������� �� �� ������ � ��������. �� ����� � ���� �� ���������� ��� ����*���� ������ �� ���� �� ��� �� ����� ���� ���� �� ���� ���� ������� (�(�C�� ����������� �� ������� ��� ���� ��� ��������� �� 6�������� �� �/���*���� ���� ���� �� ����� ��� �������� �� ��� ����������. ���� � �������� " �� �%&D@�. $���� ��� �� ��� �%&D&�. 2������ �� ��� �%&&%�. L��*���5� � L��������� �%&&C�. F����� �� ��� �%&&(� � 1������ �� ��� �%&&&��'�� �� ��� ���� ����������� ����� ������ ����� �� ��� ��� �� F����� �� ����%&&(�. ��� � ������������� ���� �� ��� ���* ���� �� �������� ���������:�/ ��� � ��� �/���� �� ��������. ���� ��� ����. ���� � ��������������������

� ��� ��� ����� ��� ���� ����� �� ����� �� � �� �� ��� ����������������� ����. ��� ������� �� � � ���������� �+����� �� ��������� � ���� ���. ��� �������� �� ��� ����* ���� �� �� ������ �� ��������� ����� �������� ����� ����*����� ���������. � ��������� ����� �� ��� ���� ����� � ��� ����� ���� �� ��� �� ��� ���� ���� �� ��� ���������*����� *���6��� ���������� � ���� ���� ������������� 6���������������� �� ��������. � ���� �� ���� �� �������� � 6�������� ����� ����������. ����� ��� �� ����� � �������� ������� ���������� ��/����� � �� ��������� ��� �� U0���U ���� ��� ���� ���� ������ �� ������. � ������ �� ���� ��� ����� ��������� ��� �������� �� ��� � �� �� �� ������� �� �� ��� �� ��� ���� �� ��� �� ���� �� ��� �������� ��������� ���� ��� ������ �� ������ (�%( � (�%C� 1��� � �/�� � �� ����� �� ������ ������� ���� ��� � ��� ���� � ��� ������������ ������������� 6������������ ����. ����� ����� � ���� �� ������ �� ��� ����� ���6��� �� ��������� � ��� ������� �� ����� (�%(. . � ����� �� ���� ������������

B

F0F1

D

B1

LI

II

III

D1 DEC

DIS

T

RE

C

F1

B

L

D

B1

D1

2����� (�%(K ;�� � ��� �� ���������� ��� ������������� 6������������ �����

2����� (�%CK ��� ������������ �� *��� �������� ��� ���������

��5����� ������ ��� ����� ��� ����� ���� �� ��� ������������� 6��*������ �� ����. ���� $���� ��� � 1�����0�� �%&&(�. 4����� �� ��� �%&&C�� -

Page 47: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(A �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

������������� ���� �� ���� ��� �� ��� � ������� ���� � ��������%&&)�. ��� � ������� �%&&)�� � ��� � ������� �%&&)���. � �������� �� �� ������ �� ��� ������ �� L��� � $���� �%&&A��

-������ ����� �� ��� �������� �� ������������� 6�������� �� ���� �� �������� �� ��� �������� � �� ������� �� �� ��� ���� ��� ������� ��� �� ������� ��� ����*���� �������� ����� �/���. ���� ����� ����� ���������;������� �� ��� �%&B&� ������� ����� ���� ����� �� �� ��� ��� ��� ���*����� �� ���� � ����� . ����� ���6��� � � ��������� ,�� � M3��������%&&E� ��������6� ����� ����� �� �� ��� �����. %� ����� �� ��� ����� � ����������� �� �� ������ ���� �� ��� � ������. (� ������ �� ��� ����� � ����� ��*��� �� �� ��� � �������� �� �������. � C� ���� �� ��� ����� ��� ��� � � ����� ������ ����� �/��� ��� ��� ��� ����� � �������� ��� ����� �� ;������ ���� ���� ����� �� ��� �� �� �� ��� � ���� ����� �� 6�������� ���� * ����� 4������ � ;���� �%&&A� ��� ��� ��� ����� ��� ��������� ������ ����� �� �� ����������� ��/�����. � ���� �� � ������ ��� ��� ��*����� ����� ��� �/������� �� �� ��� � ���� ����� �� ����� ,V�������� �;���� �%&&A� ����� �� ��� � ���� ����� �� ��������� �� ����� ���� �� ������� ��� ��� �������� �� 6�������� ��/����� ��� �� ��������� ��� �. �,V�������� �� ��� �%&&B� � �/�������� ������ �� �� ��� � ���� ����� ��6�������� ���� ���� �� �����

��� ������� ������������ ������ ������ ����������

����� ���� ������������ ���� ����� ���� ���� ���������� ��� ���������� ���� ���� �� ���� ����� � ���� ���� �� ���� ���� ��� ��� ����� � ��������� ������� �� ����� ���� �������� �� ��������� � ��� �����/� ������ �������. ��� ����� �� ���� � ���� �/ ���� ���� ����� ��� ���� ���� ���*�������7���� � �� ����� � ���� � �� ����� �� �� ������ ��� ��� ����*������ �� ���� � ���� ���� �� ���� � ��� ���� ������� �� ����� �������� �� ���� �������

� �� ���� ����� �� �5����� ��������� ������ ����� ��� ��� �� ��� �%&A@�� ���� � +� �%&BD�� ��� �5����� � ���� � ������������ �� ���� * ���� �� ���� �� ��� � �� ����� �� �� C)W �� ��� ������ �����������. ������ ���� ������ �� ���������� ��������� �� ���� ���� �� ����� - ��.��� ���� ���� � ���������� ������������. ����� �� ������� ����� �� ��������� ���� ������� ��� � �������� �� �� ��� ��� �� �V���� �� ��� �())%������� ������ �� E(W �� �������� � ��� ������� ���� �� ���� ����

��5����� ������������ �� ���� ���� �� ���� ��� ���� �����. ���� �� �������� ���� ��� ��� �������. �� ���� ���� ���� ��� ��� ���. �� ���� �������*�������� �7�� ���*��������. ��� ��� ����������� ��� �� ������ ������� �������� �� ��� ���� ����� ����������� �� ��� �� � ����� � ���*� � ���� ���� �� ��� ���� ��� �� ���. %&A@� �� ����� � ��� ������� ������� ;��� �� ��� ������ �� ��� �������� ��� ���� �� ����� �� ���������� ����� �� ���� ��������. ��� ��� ������� ����� ������ �� �� ���� ������ �/���� �� �� � ��/����� ���� ���� ��������� � ���� �������. �����

Page 48: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� (B

�������� �� ����� ��������� ��� ����� ����� �� ���� �/ �� ���� �� ������

�8%8�8� �0/ �� :�3 � /��/� ���� ���;0� ��0� �

���� � +� �%&BD� ��� ���������� ������ �� ���� ���� �������*�����. ��� ���� ��� ���*�� ���������� �� ���� � �� ����� ���� ������� �� ��� ���������� ������� �� �� �/���� � ��� �� ��� ����� ���*����� �� �� � ������� �� ����� ���������. ���� ����������� ���� ���*�� ���� ���� �� ��� ��� �� �� �� ���� ������ ��� ����� �������� ��K �� ����� �� ���� ��� @)W �� ��� ���������� ��� ��� ������� �� ������ ��/����. � � ��� ��� ���� ��� ��� @W �� ������ ��� ������� �� ����� ��� ��� �������. ���� �� �� �� �������� �� ��� �� ��� ���� ���*��� � ���� ������ � ���� �� ������� �/��� @W �� ��� ��� ��/����.���� � +� �%&BD� ���� ��� �� �� ��� � �� ��� ���� ����������������� � ��� ��� @W �� ��� ��� ��/���� �� ��� ������� ��� ��� �������������� �������. ���� ��� ���*�� ���� �� � �� �� �� ��� ��� ���������� ���*���. � �� ��� ��� @W �� ��� ��� ��/���� �� ��� ������� ��� *��� ������� ����� ���. ���� ��� ���*�� ���� �� � �� ���� ��� ������� � ���� ���*���� '���� ������ ���� ����� ����������� ������������ ���� �� ������� ���*�� �� ���� ����� , ���� � ; ���. %&DD�� ������ ������ � ������������ ��� ���� ���� �� ���� ���� ���*��� �� ������� ������ (�%E � (�%@�

III

II

I

D

S

B

FIII

II

I

D

S

B

F

2����� (�%EK ����� ���� �� ��� �������*�� �� �� ��� �����

2����� (�%@K ����� ���� �� ��� �������*�� ���� ��� �����

� ��� ����� �� ���� ���� �� �� ����. ��� ����������� ��� ��� ���*������� �� ������� � , ���� � ; ��� �%&D@� ������� ��� ��� �/���������������� �� ��� ���������� ������ �� ��� ����� ������. ��� ��� � ���� �������� ��� �� ������ ���� �� ������ ��� ������ ������������ ��� ���� ������ �� ��� ���� �� � ������ ������� �� �� ������� �� ��� :���7�� ��� ����������� �� ��� ���������� ������� �� ��� ���*��. ������� ���� � �������� �������� $���� �� �� ���� ����� ����� � �� ���������� ������� �������. , ���� � ; ��� �%&D@� ���� ��� �����������

Page 49: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(D �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

�� ���� �������� ��� �� ��� ���������� ������� �� ��� ���*�� ���� ��� � �� �������

��� ����� ������ �� ���*�� �� ���� �� ��� ��� ���� ��� ��� ���������O� ��������. ��� � ���� �� ������ � � ����� . ����� ��������� �� �������� ��� ����� :�� ��� �� ��� ��:�/ ����� - ��������� ����� ������ �� ���� ����� �� ���� ���� ����� ��� �� ��� ����� �� ; ���. ����� ����� ��� �������� �����*��� ����� �������� ��� ��� ��������� �� ������� ����� �������� ����� ��:�/ ����. ���*�� �������. �� ��� ���� �����*������ �� ��� ���*�� ����� � ���� � �, ���� � ; ���. %&D@ � %&DD����� ����� ��� � ���������� ��� ����� ���. � �� ����� �� ��/��������� �� �� ��� � �� ��������� Q��� ��� � ; ��� �%&DB� �/�������� ����. � ��� ��� � ���� �� ������ ��� ��� ����� �� �� ���� ������ ��� � ���7���*������� ���� ��� ��� ����� �� �������� ��� ������ ��� ��� :��� ���� ��� �� ��� �� ���� �� ��� ��� �� ��� ����� � ��:�/���� �� ������� ;����� �� ��� �%&&@� �� ���� ��� � �������O� ���*���� ��� ����� �� ������ � ��� �� �������. ��� ��� ��� ������ ������ ��� ����� �� ���*�� �� ���� ��� �� �� ��� � �� ���� �� ����*�� ��/������ - ���� �������� ����� �������� �� ��� ��� �� +������ ��� �%&&A�� ���� ��� ��� ��������� ����� ��� ��� ����� �� ���*���� ����. ����� �� �� ��� � �� �� . ���*�� � 6�������� ��/������ ��������� �� ������� �������� �� ��� ��� ������������ � ����� ��� ����������� ��� �������� ���� ���*�� �� ���� ���� �� ������� '���� ��������� ���*��� �� ��� �� ����� � ���� � �� ����. ����� �� ���� *���� �� ���� ����� ��� �� ��������� ������� �� ���� �� ����� ������ ������� � ���� ������ ����� �� ����� �� ������� (�C�(�(

��� ����� �� �� ��� � ���� �� ��� � �� ���� �� �����/�� �� 6�������� ��/������� ���� ���� ���� ������� (�C�%�C�� F��� � ������� �%&DA� ��� ��� U������ � �� ����� ��������U ��� ��� � �� ���� �� ������� ��:�/ �*��� �� ��� � ��� ���� ���� �� ����. ��� �� �� ��� � �� �� . ���*�� �6�������� ������ ��/������ M� � � ������� �%&&C� �/���� ���� ������� ��������� � �� ����������� ��/������ L�����5� � L����������%&&C� ��� ��� ����� �� ����� ��� ������ ��� �� ������ �������������� �� ��� � ��� �� ����� ��� ����� �� ��� �� ���� ��� ��� � . ����� ������� ����� ��0�������� �� ������������ ����� ����� ��0�������� ������� ��������� � ����� ����� ������������ �� ��� ������� �� ��� �� ���� ��� ��� ���� �� �%&&D� �� ��� ����� ��� ��� ����� �� ��� ��� �� ���� ����� ��0�������� �� ��� ������������ �����

�8%8�8� �3����//< �0 �/�� ���//��0� �0/ ��

��� ��� �� ��� �%&A@� �������� ��� �� � ����� � ���� � ���� ���� �� ���.� ���� �� ����������� � �������� �� �� ��� ���� ��� ��/��� �� ��*���� ������ � ��� ������� ���� ���������� ��� �� � ����� � ���� ��� ��� � ���� ���������� ��� �������� �� ����� � %� �� ��� ����������� ��*��������� ��/����. ���� �� � ��� ����� �� � ��� ��������� ����

Page 50: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� (&

�� �� ������ �� �(���%� �������� ��� ��� ���������� �������� � �������� �� � ��� �������� ��� ��� �� ���� ��� ��� �������� �� ��� ����� ��� �� ��� ��� �������� ���� ��� ������� � ����� �� �� �����. ������ ����� ������� �� ��������� ������� ��� ��� � ��� ������ �������� ��� �� ���� ��� ��� �� ��� �%&A@� ��� ��� �������� ������������ ��� �� � ����� � ���� � ������. � ������ �� �� ������ �� ������������ �� ���� � ���� ���� ���� ���� ��� ��� ���� �� �������� �� ����� �� ��� �� � ����� � ���� � ������. ����� �� ���� ���������� ��� ������������ ���� U��� �� ���U � U���*����������U �� ����� �� ����� (�%A�

I

VI

V

IV

III

II

ABC

C

B

A

2����� (�%AK ����� � ���� � ���� ���� �� ��� ���� ���*��������� ��������� �������

��� �������� �� ���� � ���������� �� ���� ��� ��� ��� ���� ��� �������� �� � ��� ��������� � ����� � ���� :��� �� �� ��� �� ��� �������� ���� �� ��� �������� ��� ������� �� ����� ������ ������� ����� ����� � �� ��� ��� �. �� �� � ���� ���� ������� ������ � -��� ���� ���������� �����. ���� �� �� ������ �� �� ���� ��� ���� � �� ���� �������� ������� ��������� �� ��� ���*�������� �7�� ���*��������� ��� ���*�������� � ���*�������� ������������ �� ����� �� ������ (�%B � (�%D�

� �� �� ������ � �� ��� ���������� ����� ��� � ��������� �� ���� ������ ����. � �� �. ����� �� ��� �� � ����� � �������� ���� ���� �� ������� ���*����������. ������� ������ � ��� ��� ��� �� ��� �� ��� � ������� ��� . �� �� � � �� ���� ���� ������ - ������ �� ����� �������������� �� ������ � ���� ���� 4����� �� ��� �()))�. -��� � 2������� �%&&&��� -��� �()))��� ��� ����� �� ����� � ���� � ���� ���� �� ���� ������������� ���� � ������ ����������� ����� �� ����. � �� ������ �� ��

Page 51: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C) �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

II

I

ABC

C

III

A

B

II

I

ABC

C

A

III

B

2����� (�%BK ����� ���� �� ��� �������*���������

2����� (�%DK ����� ���� �� ��� �������*���������

�������� ���� ������� � ����� - �� ��� �������� �� ����� ������������� ��� ���� ����� ���������. � ��� ���� ����� ��� �������� �� ����������������� ��� ��� ������� ������������ ����. ������ �� ����� ������. �� ���� ��� � ��� ���� ��� �� �������� ������� �� �� � � �� ��� ����������� ����� 1������. ��� �� ��� ����� ������ �� �� �� � ����������������� ��� �� ����/���� ��� ��

'�� �� ��� ���� ��� �� �� �� ��� �������� �� ����� � ���� � �� ������ ��� ��� ������ �� ������ � ������� ���� �� ������� �� +� �%&&(�� �� �V�������� � ���� ��� �%&&&�. ��� ������� ��� �������O� �������������� ������� ������ ���� ��� �� ����� ����� �� �� �� ��� ��� �������� ������� ��� �0�� ������� ���� �� �� �� �� ��� ��� ��� �� ��� �� � ��*���� �� ����� (�%&� L� 5 � $������ �%&&@� � 1 ������ �())%� ������� ������� � ������ ������� �� �������� ����� ���� ���� +� �%&&(�� ������� �� � $���� �%&&(� ���� ���� ��� �� ��� ������ ������������� �� �� �� � � �� � ���� �� ��� ����� ������*��� ��� ���

$��� �� ��� �� ����� �������� �� ��� ����� �� ����� � ���� � �� ������������ � �������� �� �� ��������� �������. ��� ��� �/�� � ���� �+� �%&BD�� +?�� �� ��� �())%� � �������� ����. ���������� ���� ����5����� ���� �/ ���� ���� �������� ���� � � �� �����. ���� ���� �����*��� ��� � � ���� �������� ��� �. ��� ��� ������� �� ���������� ����������������� �� ���� ��������� ��� ���� �� ���� �� � ������������ ������ �� ��� � ����. � ��� �� ������ ��� �� ��������� �� �� ��� �������� �� �5����� ������������ �� ���� ���� �� ����. ��� ���� ���� ���� ��� ��� ��������� ���� ����� ��� ����������� ���� �� �� ��� +��� �� ����()))� ����� ��� �������� �� ���*������� ��/����� �� ��� ������ ���5����� �������� ���������. ��� ���� ����� � ���� � �� ����� ��� ������� � ����������� �� ��� ��� ��� ����� ����� �����*��� ��� � ��� ��������� ��� ������ ��� ���� �������� ����� ��������� :��������. ��������� ������ �� �� ��/����� �� ���� �������� ������������� ���� ���� ����� ��������� �� �� �� ��� �� ���������� �� ����������� ����� � ���� ����� ���� �������� !��� �� ��� �%&&)� ���� ��� �� ���� ���� ��� ���������

Page 52: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� C%

Howmuch

?

HowmanyPlates

?

Howmuch

?

Howmuch

?

WhichPlate

?

WhichPlate

?

Howmuch

?

WhichPlate

?

HowmanyPlates

?

Howmuch

?

WhichPlate

?

2����� (�%&K ������ � ������ ��� �� � ����� � ���� � ���� ���� �� ����

�� �������� ���� ���� �� ��� :�������� ��� �� ���� ��� ������� ��� ���� � ���������� ��� ����������� ��/����� ��� �� ��� ���������

2������� � !�?� ������� �%&DB� ��� ��� � ���� �/��������� ��� �����5����� ����� �� ����� � ���� � �������. ��� ���� �� ���� ���� ���*��������� � �� � ��� ��� �� ����� ����� �/��������� �� �� ��� �� ������������ ����� :���. � ���� �� �� ��� �� ������ ��� �5����� ������*������� ��� ������ ��� �� ��� �� �������O� ��������. � �� ����� ���� �������� 2������� � -��� �())%� �/���� ���� ������ �� �� ����� �� ���� ��������� 1������. �� �� ��� �� � �� ��� � �� �� ������������ ������� �� ���� �� �� ��� �� �� ����� � �������O� ���������� �� ��� ��� �������� �� ��������� ��/����� �� ���� ��� �� ���� �/�� ���� �� ���� �� ������� ��������� � ��� ������ ��� ���������� �����*�������� "� ���� � L��������� �%&D&� �� ��� �������O� ��������� ���� ��� �����������,����������� ����� ��� ��� ����� �� ��� ����� ����. � "� ���� � L��������� �%&D&�� ��� ��� ��� ������ ������ ����� �� �� ���� ���� ���*���������7���������� , ���� � ; ��� �%&DD��� �� �������O� �������� �� ������ �� �������� ������������. ������� ��� ������� ����� :��� �� ���� �� ������� ������� �� ����� *��� ��� ��� �5����� �*���� ��������� 1 ������ �())%� �������� ������������� ��� ��� ��� �� ���� ��� �� ������� ����� :��� ����� ����*���O� ��������. ����� �� �� ��� � �� �� ����������� ��/����� ���������� ����� �������� ������� �� � $���� �%&&(� ������� ����� ��������� �� ��� ����� ����� ���� � ��� � ���������� ��� ��� ��� �� ���� �� �� ��� ���� 2�����*�������*,� � � �����*��� ���������� ������� ��� ������

- ���� ��� � ������ �� �������� �� �V�������� � ���� ��� �%&&&��

Page 53: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C( �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

���� ��� ��� ����� ��� ����� ����� �� ���� ���� �� ���� ����� �������� ����������� � ��� ��� �� ��� � ��� � ��� ���� ������ ����� ��� ����� �� ��� � �� �������� ���� � � �� � ���� �/ �����*�������� ��� ������ ��� ��� ��� �� ��� � ���������������. � ��� ������� ������ ����������� �� ��� ����� � ��� �������� ������������� ����� ������ �� ����� -������ ��� � ����� � ����������� ������ ������ ��� ��� �� 1���?��6 � M��?���6 �%&&&�� ���� ���� �� ��� �� �*���� ��� . ����� ���� ��� ��� ����� � ������ ������ ���� ��� ��� �� ������ �� ��� �������������. ���� ����� (�%A�� � ����� ���� �� �� ����������� ����� �� ��� ���� !�� �())%� �� �� ��� ��� �������� ��� ��� �������� �� ��� ��� �� ����. � ������� ��� ���� �� �� ���� ��� �� ���*������� �������� �� ���� ���� �� ���� $�� � !������� �())%� ��� ������� � U���� ���*��� ��� �U ��� � ���� � ����� �� ������ ���� �/���� ���� �������� 4�� �� ���� � �������� ��� �. ������������� ���������. ��� �� ����� �5����� U����� ����U �� ���� �� ���� �� ������ ��������� �� ������������

-������ �������� ���� �/ ���� ���� ����������� �� �� ���� �������*��� ����� ��� � ���������. �� ���� � ��������� ������ ���� �� ����*��� ���� ��� �� ���. ��� � � ��������� ���� ������ �� �� ���*����� �� ��� �� ��� ������� ����� �� �/������ �� ����. �� ���� ���� ��� ���������� �� ������ - ������ ��� ���� �� �� �� ��������� ������� ��������.�� � ��� ��� ������� �� ���� ����� ��� ���� ��� ���� �� ��� ���� �������������� �� !��� �%&D)� � � ���� ���� ����� �� ���� �/���� � ����� ��� ������� �� �������� ����� ������ � �� ;�"��*���� � ����� �������� L��������� �%&D&� ��� ��� �����������,����������� ��� �������� �� ���� ���� ���������� ��� �/������ -��� �� �� ����� �������� ����� �-��� � 1�����. %&&D�. � ��� ��� ��� �� ��������� �� ����� ��� � ������ � ��� �� ���������� ��� �/�������. ��� �� ����� ��� ��� ��/���� ������������ ��� ��0������ �� ���� ����� �� �� ���������� ����������� � ���� ������ ����������� ��� ��� ����� 7������ ���������� ������� �� ���� ���� �� ���� 2�� �. �� -������ �� ����%&&B� ��� ��� ����� ��� ��� � ������ �� �����*��� ��� � �����*����� ����� ���� ���� �� ����. ��� �� ����������� �����������

��� ��� �� ���� ����� ������� �� �� ��� ������������

L��� ���� ���� �� ��� ��� ������ ���� �� �������� ����� �� ����������� ������ �������� �������7���� �� ������ ������� �������� ��� ���*����� ������ �� �� � � ������ ������� ������ ���� ��� �� ���*����� ������ ������� �������� �� �������� �� ��� � �� ���� �������� ��� ������ ���� ���������� ���� ����. �� ���� � ������ �� �� ���� ������� ���� �� ��� �������

;��� ����� ����� �������� ������� �� ��� ��� ��� �������� �� 6����������/�����. ��/����� ����� �������� ������ ��� �� � ���������. �� �� ������� �������� �� � ���*��� ��� ��/������ $��� �� ����� ��������� �� �� ���*

Page 54: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� CC

����� �� �� ��� �� ��� ������� �� ����� ���������. ��� �� ����� �� ��������/� �� ����� �������� �� ���� ������� ����� ��. ��� �/�� �. ��������*����� ���� ����. �/������� ���� ���� � ������� ���� ����� #/������� *� ��������*����� ���� ���� ��. �� ���� ������. �������� �������� �� ��������� � �� ����� � ���� ���� �� ������� (�C�%�C� +������ ���� ���� ������� � ������ ����� �� ������� (�C�E�

$��� �� ��� �������� ��������� ��� �� ������ � ��� �� ��������� �������� ���� �� ����� �������� ������� �� ���� �� ��K

� -���������

� -��������

� "���� ������

� ;������ ���������

= �����������

= +������ '������

� #��������

� F����*F���� #/�������

��� ����� ��� ������������ �� �������� ������ ��� ��������. ��� � ���� ��� ����� �� ����������� ������ ����� � ��� �/�� � ��������� �� ���������������� � ��� ����� �� ���� ������ ����������� � �� ��� � 1������������� �� �� �������� �� ��� �����/�� � ��� ���� ��� ���������� ������ � �� ������� ����� �������� �� 6�������� ��/�����. ���� �������������� $���� ��� ������ �������� �� ���� ������ �� �������� �� ���� ����.�� � ����� �������� ������� ���� ���� ���� ���� �� �������� -�� �������� ����� �������� ������� �� ����� �� ��� ���������� �� ��� �� ��������������� �� ���� ���� ����� ������� � �������� �������� ��������� ������� �� �� ��� � �� ���������� ��� ����� ���������� ���� ���� ����� ����� ������ ���� ������� �� ��� ��/���� �������� ����� ������. � ������������� ���������� �� � �� ������ ������� �. ���� � ������� ����� � ������� ��� ��� ������������

��� �� ������ �� ����� �������� ������� � � �������� �� ���� *���� �� ������� �� ��� ������ ��� � ���������� ��. ��� �/�� �. �������������� �� ���� ��� ����� �������� ��� ��� ������� �� ������ �������� ��. �������. ��� ������ - ����� �������� �� ������ ��� ������� �� ����������

'�� �� ��� ���� �� *����� ���� ����*������� ����� �������� ��������� ��� �������� �� ����� �� ������������ ���� ������� �� ����� ��$��� � $����� �%&DD�. ��� ��������� ������ ��� ��� � ������*�� �� � ����� �������� � ��. � ������ �� �� � �� � ��������*��� ���� ���� � ��� ���� ���� ��� ������� �������� � ��������. ���

Page 55: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

CE �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

�� ������6� ��� ��� ������� ����� ��� ������� ��� � ���� ���������������� ��������� $6���� �� ��� �())(� �� ����� �� ��� ���� ����*����������� ����� �������� ������. ����� ���� ��� ��� ����������*���� � �� �� ; QF� ����������� ���������. � ������� ������� ����*���� �� � ��� � ��� -������ ����������� �����������*���� ���� �������� ���������� �� 1V�������� � +������� �%&&D�. ��� ������ ����� �� ����� ��������� ��� ��� �������� �� ;�4# ���� ������ � ��� �������� ������������ ���� ����� �������� ���� ��� ���������� ����*���� ������. � ���� ��������� ���� ���� �� �� ���� �������� ��� ������������� ��������

����� � � Q� �%&&D� ��� ��� ��� ����� ��� ��� ��������� �� ���*����� ��������� � ����*���� ���� � ���� �� �������*���� ���� ������������� ��� ����� �� ��� �� ����� ���� ��� ��� ���� ���� � �� ���� ��� ��������� � ���� ��. ����*���� ����� ��� ��� ���� �� ��������� � �� ��� ��� ������ � � ���� ����� ��/�����. ����� �� � ����� ������� �� ��� �� �� ��������� - ��� ������ �� ������ � ����������� ������ ���� � ������� ����� �� ������� �� ���� ����� - *+��� �� ����%&&&� ����� ������ �� ���� ����*������� ����� �������� ���������� �����7���� ��� ��������. � �� ���� �� ����� �� ��� ����������������� - *+��� �� ��� �%&&&� ���� �� ��� ����� �� ��� ����� ��*����� ������ �� ��� ��� �� ���������� ���� ����. ������ � �� ����� �� � �����������. ����� ������� ���� �� ���������� � �������������������

'���� ������ ��� �� ����� ���� ���� �� � � ����������� ���� ��.���� ���� ������� ��� � ��� ��� �������� -� �/�� � �� 4����� �� ��� �()))�.����� ����������� �� �� �� �� ���������7����� ���� �� ��� � 6����������/����� ��� �������������� ���� ���������� ������� ���������

4���� � Q� �%&&B� ��� ��� ��� �������� ��� ��� ����� �� ����� ������*���� ���� ����� �������� �������� ���� ������ �������� ��� ��� ���*����� ����������. �� ��� ����� � �������� ������� �� ������� � ����*���� � ���� �� �� �������� ��� �������� �� ������� $������� �1 �� �()))� ��� ��� ��� � ������� ����� ������*���� ���� ������������ ��� ��� �������� �� �*/� ��� ���� ��/���� �� /� ��� �������. ��������� � �� �� �� ���� �������� �

;������� �� ��� �())(� ������� ����� �������. ���������� ���� ����.����������� � �� � ����� ������� ��� ���� �� ����� ������ �� ������ �� �* ����*����� ���� ������ ���� ����� 2�� �5����� ������ �������*������ ��/�����. �� �� � ��� ���� ����������. � ���� ������ ���*���� ���� ������. ���� ����� ��/����� ���� ���� ���� �� 6�������� ��������� �������������

-������ ��������� ����� �������� ������ �� ��� ��� �� X��� �� ����%&&@�� ���� � � ������� �� ��� �� ��� ���� ���� �� ��� �� �����6�������� ������� ���� �� ���� �� �� ���� ������*�5������. � ���� ������������� ���� ������� #/�������� ���� ���� �� ��� � �� �������� ����� ��� ���� ������ �� 6�������� ��/������

Page 56: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�C� ������ �� �������� ������� C@

$��� �� ��� ���������� ����� �� ��� �������� �������� �� ���� ������ �� � ���� ����� ��������� �������� $���� ��� � 1�����0�� �%&&(� ���� �/*�� �� �� ����� �������� �������� ��� �������� ��� ���� ��� ��� ��/������ ����� � ����. ��� ����� ���� ������� :�������� ����� ���� ���� ��������� ���� �������� �������������� 6�������� ���� �����. ���������.�/������� � ����������� �� ���� �� ����� ���� ���� � ���� ����� �-������ �/�� � �� ������ �� ; ��� � ������� �%&&@�. ��� ������� :������� ��� ��� �������� �� ��/���� �� ����� �� � ���� �� �����/������� ���� �� ��������

��� !����� � ������������

'��� ��� �� ���� � �� ����. ������ � �� ��������. ����� �� �� � � ����� �������*�������� �������. �� ������ �� �� ��������� � ������ ���� ��� ���� ���� � ���� ����� ������� � �������� ������ ���� *������ � �� ��������� � ��� � ������ � ������� ������ �� �������� �������� ������ � ��� �����/� �� ���� ������. ��� �� ������ �� ���� ���*���� �������*�������� ������� �� �������� ��� ������� ������� ����� �������� ���� ������. ����� �� �� ���� �� �� ��������� �. ��� �/�� � ����� ����� ����� � ����� *����*���� ����� �;�4#� ��������� ����� ������ -��� �� ��� �%&&)� � $���� � 1� ����� �%&D(��

��� ��������� �������� �� ������� ���� ���� �� ���� �������� �� ������ ������ �� ������ ���� ���� �������� �� �� �� ��� ���� �� ��������� ������ �� ��� ������� ����� -������ � ���� � �%&&@�. ;����� �� ����()))��� ;��� �� ��� �/������ ���� �� ��� ����� �� ������� ���� ���� �� ������ ��� �� ��� ��� �� ��� ��������� ����������� ���� �� ������� �� ��*����� �4���� � ������� %&DD � %&DD��. ������� � 4�6 �%&&(�.��� � ������� �%&&@� � �� 4��� ��� �� ��� �%&&B��� - ���� � �������� ���� ������� �� #�������� �� ��� �%&&C�. #�������� �� ��� �%&&@� � #�*������� �� ��� �%&&A�� #�������� �� ��� �%&&&� �/���� ���� ������ ��� ��������� ���� ���� �� ����. ����� ��� ������� ���� � �� �� ���� ������.� ������� ���� ���� �� ��� ��������� �� ����� 4���� � ��������%&DD� ��� ��� ��������� ��� ��� ����� �� ���� �*��� � ��� �*����4���� � �������. %&DD�� ������� ���� ���� �� ����. ������� ��������� � ����:���

#�������� �� ��� �%&&C� ������� �� ��� �������*$���� ����� �� ������������ ����������� ���� �� ���� �� ���� ������ � ������ ��� ��� ���� � ��� ���� ��� ��������� �� ������� ���� ������� ������� � 4�6�%&&(� �������� ����� ������ ���� ������� � ������ � �������� �� ������� ��� ���V�� �� ������� -������ ������ �� ������� ���� ���� �� �������� �� ���� ������� �� ,���� � "���� �%&&B�. ����� ��� ����� ���� ���� ����� �� � ��/� ������� ���* ���� ��* ��� ����������� ���� ���

�?���6*"������� �� ��� �%&&B� ��� ��� ����� ����� ��� ������� ���� *���� �������� ���� ����� �� ��� �� ��� ��� �� �������� ������� . ��� ���� �� ���� �� ��� � ���� � ��� ����������� �� ,���� ���� ������� ���

Page 57: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

CA �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

� ����� ������ ������ ��� ������ �� ���� �� �� ��� ������� ������ ����� ��� ��� ��� ���� ������ �� � ����� ���� ����� ��� ����� ���������

+����� �. F�� �� ��� �()))� ������� ������ ������ �� � ������ ��� ����������� ������� 6���� �� ������� ���� ���� �� ��� ��� �� ��� �5������������ �������� $��� ������ �� ������� �� � ��� ������ �� ������������ �� ���������� �������� ���� � ��� E@*����� ��� �� �� ���� ����� ���������� �/������� �� ��� �5������ ������ ������� �� ������� ��� ��� �5��� �� ��*����� ���� ���� �� ���. ���� ������ ��� � ��� �� �� � ��� ���*�������������� �������. �����. �������6���� ���������. ������ �������� � ��� ���� ��� ���� ��� �� ������ �������� ������ �� ���� ����������

!���� �� ��� �%&&&� ��� ��� � �������� �������� �� ��� ��� ��� ���*������ � ����� �� ������� ���� ���� �� ����� � �� ���*��� ��������� ��� ��� ;/�� *$���� �������� ��� ��� � �� ���� �� �� �������������� ��������. � �� ������� ��� ������ �� �������� � ��� ������������ ����� � ������� �� ������ ����� ���� ��� �� ���� �� �� �� ��� ���� ����� ��������� �!���� �� ���. ())%�� -� �/������� ���� �� ���� ���� �� ������� ���. �� ����� �/��������� ���� �� �������� �� � ��� ��� ������*���� ����������� ,?��� � 1�5��� �())%� ��� ��� �������� ��������*�� ���� ��� ��� �� ;/�� *$���� ��������. ����� �� ������ ������ �� �� �� � �� �/��������� ��� ��� ��������� �� ����� ������

+����� � �� �� � !����� �()))� �� ������ �� ����� ��� ��� ��� ��������� ���� ����. � ��� ��� ������� �� ������� ���� ���� ��������� �������� �� ��� �

��� �������� �� � �������� ���� ��

-� ���� �� �������� ������� �� ����� �� ���� ������ �� �� ��� � ��� �����*����� �� � ���� ���� ����� � ���������� ��� � ���� �� ����� ������� ��������� �� ��� �� ��� �������7������ ����� �� � �� � ����� . ������� ������� ���� � �� �����. � ���� �� �� �������� �� ��� ������� ���� ��-� ���� �� ���� �� �������� ���� ������� �� ���� ������ ��� �� ������ ������� ���� ������ ��� ������ �� ��� �� ��� �� � �� ������� �� ������ ��������� ����� ��������� � ��������� �5����� ���� ��� ����� ������

-� ���� �� ��� � �������� ����� ��������� ��� � � ������� $��� *���� � ����������� ��� � �� �������� � ��� ��� ��� � ���� �� ������������������ ���� ���� � ������ ��� � �� ���� �� ���� �������� ��� �.� �� ����� �� �� �� ������ �� ���� ��� �������� ��� ��� � ���� �� ���������� ���� ������� �� ������� ����������7������������ �� ��� ���� ����*����� �7�� �������� ���� ����� ��� � �� ����� ������ � �� ������ C� � ��� �����/� �� ���� ������. ������ ��� ���� ���� ������ �� ���� � ���� �� �� �� �� �� � ���� �� �� ������� ���� ����� �� �������� �� ��� ���� �� �� ��� �� ���0������� ���� ��� ����� � ��������� ������ �� �����������

��� ���������� ������� � ���� � �����7��������� �� ��� ��� �������.

Page 58: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�E� -� ���� �� �������� ������� CB

� ���� �� ��� ������ ������ �� ��� ������� �� ����� ���������� ��������(�C�%�. �� �� ���� � �� �� �� � �����

�� ��� ������� �" ���� ����� �������

��� ����. ��������� �� ������ � ��� �� ������� ��� �� ��� �� � �� ��������� ���������� � ���� ���� � ����� ����� ����� ���������������� ��������. ������ �� ����� �� ��������� ��� �. ���7������ ����*��������. ������ ����������� � ���. � ��� � �� ���� �� ���������� � ���� ����� ���������� ��� �0�� ��0������� �� �� ������ ������ ���� ��� ���� U������ ���U �� �� ��� ��� � ��� �� ����� �,�������� ;����. %&DC�K

� 2����� ��� �� ���� ���� �������� ��� ���� �� �5����� ��� ���������� � �� ������� ���������

� 2�� � ������ ��������� � �������� ���� ������� �����������

� $�� � �� �� � �������� ������ ��������� �� �����

� #�� ���� �� � ���� ����

� ��� ���� ��� ���. �� � ��� ���� ��� ����� �� �� ���� �� U���� U ����*���� ���������. � �� � ����� ��� �����. � ����� ���������� ���� ������� ����� �����

��� ���� ����� �� ��� ��� ���. ������ ��� �� ��� �������� � ������ ��� ���*������ �7�� � �� ��������. � � ���� ��� ���� ��� �� �������� ������ ������� �������� ��� ���������� �� � ��. �������. �� �� ����� � :�/��� ��� ���� ��. ����� �5����� �������� ���������� �� �� ��� ����� ���� �� �������� ��� ������ ��� ��� ������ �� ����� ���������� �� ��U���������U �� U���������U ��� ���� ���������. �� ��� ���� �� ������ � �/� ����� �� :�/��� ���. ����� ��� �� ������� �� � �� � ������ � 2 �/*��� ��� �� ��� ����� �� ���� ������. ��� ��� ����� �� ����� �� ��� �� 4��� ���� ��� �%&&B�� ��� ����� ����� �� ��� ��� ���. �������� ���� ���������� ��� ��� ���� ������ �� ��� � ���� ������ ���� �� ������� �� ��� �� �������������

�8)8�8� �0��0//���/�<;���/����< 0� ���//��0� �0/ ��

L��� ������ ������� � �� �� ������. �� �� ������ �� ������ � ��������� ���� �����. � �� �� �������� ��� �� �� ������ � ���� ���� ���������. �� ������ ������ ����� �� ��. ���� ��� �� ����������� L��� �������� �� ��. �� �� ����� ��� ��� �������� ���� � ���� ����� �������� ��� � Q������� ���. �� �� ����� ��� ��� ������ �� ������� ������ ������ �� ��� ��� ����� ���� ���� �� ��� ������� �� ��� � �� ������� ������ ��� ������ ������ ����� ���� ��� �������� � ��� ����� �������� ������ 2�� ��� �����. ����� ���� ����� �� ����� ��� �������� ��

Page 59: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

CD �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

��� ������� �� ���� �� � �� ����� �������� � ��� ��� ������ �� ����� � �� ������ 1������. �� �� ������ �� ��� ����� ���� ����� �� ������.� ���� �� �� � ����� �� ��� �� �����*��� ������ �� ��� � ���� ��� � � ��� � �� � ���� �� ��� ���������7����� �������� -������� �� $���� �� ����%&&&�. ������ �� ��� � ���� ����� ������ ���� ��� �� �������� � ������� ����� ����� ����� �� ��� �/�� �K

� -����� ��������� ���� �����. ���� �� ��� �� ��0��� ���������� ����� ������� �� ���� �������������

� ������������ �� ��� ����������. ���� �� ��� �� ������ ��� � � ���*��� ����� � ���* ��� ����������. �� ���� � ����������� �� ��� �������������

��� ���� ���� ����� ������ �� ��� ��� ��� ���� ��������� �� ����� �� ������ ��� ������. � ���� ������� �� ����� �� � ������ � ���� �� ������������� �� ����� �� ������ ��� ������� ���� �������� �������� �� � ����� ������

�� ������ ������ �� ���. ����� �� ������ �� ������� ������ 2����. ����� ����� -����� � .��� /����. +,-. ��� ��� �� 4����� �%&AA�� ��� +,- �� ����� � �� ��. � �������� �� � ���� ���� ��� ����������� 4����� ������� ������ ��� �� ��� �*����� �� ��� �*������ �; ;'� �������.

������� ��� � ���� �� ����� ������ �� ���� ����� ���� ����

������� ��� � ���� �� ����� ������ �� ���� ����� ���� � ���

2�� ���*����� ���*������ ������ ����/ �� ��� ���� ��� ����� �� ��� �� �� ���� ��� ���� ��� ���� ���� ����� ���� �� ��� �� �� ��� ������� � ������ �� ��� ���� ��� ��� ����/ ���� ��� � ������ �� ����/. ������� ��� �������� �� ��� ������� �� ��� ���� ��� ��� ����/. ���� ��

� H ,�)�� �(�%)�

����� � �� ��� �������. !�)� ��� ���� ���� ���� � " ��� ������ �� ��������. ����

YH ,� �,���� �(�%%�

� ��� ���� � ������ �� ���� ����/ �� � ��� �� �����. ���� ��� �������� �� ���� �� ���� ����� � �� ���������� �� �� ������� ��� +,- ����/�4����� . %&AA� �� ��� ��������. ��� ��� � ������ �� �� ��� ���� �� ���.� �� ��� ��� � ������ �� �� �� ���� ���� ����. ��� ��� ���*��������*������ ������ #�� H #��. � #�� H #��� � �� �� �� �����. ��� ����� ���� � ������ �� ��������. ���� ��� ������ �� � ���* ��� ��� � ���� ��� �� ���� � ��� ������ ���� +������ �. �� ����� � ������ �� ������� ���� ������ � ��� ������ ��� �� ���� �6� ��� ������ ��� ��� ����� ������ �� ������

Page 60: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(�@� "��� ���� ������ C&

� �������� ,���� �. ��� � ���� ��� ���� � ������ �� �� ���. ��� ������� ��� ������ �� ������ � ���� ���������� �� +,- ��������� � ��� �� ������� ������� (�%(�

Y H

�#�� #��#�� #��

��(�%(�

��� +,- ����/ �� ��� � �� � �� �� ���� ������� ���� ���� ��� �L��� ���� ����������. ��� +,- ����/ ��� ����� ����������� �� �� ��*���� ���. � ���������� �� �5����� ������ ������������ �� �� ���

'���� ������� �� ������ �� ��� � ���� ����� �� ��� �� �������� �������������. �"Q. �������� �� $������ � ;���� �%&DB�. � ��� �� ��������� �. �". �������� �� F���� �%&&A�� �"Q ����� ������� ��� ��� �����*������ �� ��� ���� ���� ����� ��������� ��������. ������ ��� �" ����� ����� �������� �� ��� ������ �5��� ������� �� ��0��� �����������

-������ �� �� ����� �� ��� ���������� �� ����� � ������ � � �� � �� ������ ������ ������� �������� � ���� ��:��� ��� ���� ������ �� ��� :��������� ��� ������������ ������ �� �������. �� ���� �� ������ ������ *���� 4�����. ��� �������� �� ������ ��������� � � ����� ������ ������������ $��������� �� �%&DE��. � � ���� ������ ������� ����� �������� ��*�� ����� ����� � ������ � - ������ ��� ��� ���� ������ ����� ������� ���� ���������� �� ���� �������� �� 4�� �� ��� �()))�. ����� ���� ��� ���� �/ ��/�*������� ����� ��� �� ��������. �� �������������� �������� ������������� '���� ���� �� ������� ��� ���������� �� ������ ������ �� ��� �/�� � 4�� �� ��� �()))��. �� ��� ������� ���� �����������. ,������� �� ��� �())(��

��� �������� � �����

� ���� ������. �� ������ �� ������ ������� �� ��� �� ���� �������� ������������ � ����� �� �������� ��������� ��� ���� �������� ����� ����*�� �� �� ����� �� �������6� � ������ ��������� ��������. �������� �����������. �� �������� ����������� ��������� $��� �� ��� ����*�� ��� ����� �� ���� ��� ��� �� ����� �������� �� ���� ������*���7����� ��������� ���� ��. ��� �/�� �. ���� ��������� ����� �� ��� ��������� �������������� ���� �������� �� ������. ����� ���� ����� ��� ������� � ����������� ����. �� ��������� �� �� �� ������� ��� �� ������������������� ������ �� �/������ � ����

��� ��������� ������ �� ����� ��� �� ����� ������ �� �������� �. � �� ���� ����� �� �� � ������� ����� �� ���������� � ��� �������� ����� � ����� ��������� �� �� �� �������. ���� �� ������ ���*��������� $���� ��������� �� �� �� ��� �� ����������� �� �� �/������� ���. ��� �� ������ �� ��������� ������ �/� �� �������� ��� ��� ����� ������� ������� ��� ������ �� ����� ��� ��� ����������� �� ����� ��������� ������ �� ������� ����� �������� ���. � ���� �� ��� ��

Page 61: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E) �1#'+#� "-F 4-"!,+'�Q�

��� ���������� �� ��� ��/���� �������� �� �� ������� ;����� ��� ��������������� �������� �� ������� ��� ��� � �� ������ ����� �� ������.�� ��� � ����������� ��� �� � �� ��� ������ -������ ���� � �������� ��� ��� ������ �� ������ ������ ��� ��������� � ������ ����� ����*�� �� ����� �� �/� ��� ��� �������� �� ����� � ������ ��/�����. ���� ������ ��� �� ��������� �� �� ������� �� ���� ����. ��� � ������� �� ����� � �� ������ ����� ��� ���� ������� �� ������ ����������� ���� ������������ ��� ��� �� ��� �� ������� ������� - ������ ���� � ����������� �� ������ ��� ��� ���� ���� �� ��� ������. ���� �� � �� ������� �� *���� �� �� ���. � �� ��������� ����� �� �� ������� �� �� ;������� ���������� ���������� �� ��� � ��� �� ������� ����� �� ������� ������� ������ �� ��� �� �������� ��� � �� ��� ���� ��������� ���� ��.� ��� ����� ��� �� ��� �� ������ �� ������� �� �� ��� ����� �� � �� ��� ��� �� ������ �� ��� �������� ���� ��� � 4�����. ����������*���� �� �������� �� ������ ���� �� �� ������� ����� �� �� ���� ��� ����* ��. � ��� �5����� �������� �� ������ �� ����������� �� ������ ������ �������� ���� �� ���� ��� ���� ��� ���� �� ����� ��� � ������������������

"��������� ��� ������� ���� �� ��� ��. �� �� ������� ��� � ������ ����� � � �� ������ ����� ��� ��� ����� � �� ������ �� ��������� � ��������� ��� � ���� �� � ���� �� ��� ����� ���� �� �������� ����� �� �� ���*���� ����� �� � � ��� �� ���� ����� ��� ��� ����� � �� ������ �� ���������� �� ���� ��� ������� �� ���� �� ���� ��� �� ����������� �� ������������� ���� � �/������ �������� ���������� ���� �� ���� ���� ��� ��� ������*��� �� �������� �������. � �� � ��� ��� ����� �� ������ ���� � ����� �/ �������� ������ - ����� ��� �� ����������� ��������. ������� ������ � ������ ��� ����� �� ������ �� �������� ��������� � ��������� ��� �� ����� . � �� � ������ ������ �� ���. �� ��� ���� ��� ������� $��� �����. ��� �� ��� �� ������ 7������ ���������� �� ��� ��/������ �� ������. � ����� �� ��� � �� ��������� ������ ������ �� �������� �������� ���� ��� �� ����� ��� �� ��� ���� �� ��� ��� � ���� ���. ����� ����� ��� ��� ����������� �������� ���� ����������� ��� ��� �� � ������ ������ �� ������. ��� ��� �� ������ ��� �� ���� ���� �� ��� ��� ����� ����� ���� ����� ��� ��� �� � �/� ��� ����� � �� ������. ���� ������� �������� ��� ������ �. ��� �� ��� �� ��� � ������������������ ���� �� ������. �� � ��� ���� �� ���� � ���� ������� �� ��. ����� �� � ����� � �� ������ ��� �� �������� � ��� ��������� ����� �������� �� ��� ��� ����� ����� ��� �� � ��� �� ��� ��� ����� �� ����� ��� �� �� ��� ��� ����� �� ������� $���� ����� ��� ����� ����������� �������� ��� ��� ��� �� ���������� � �� ������������. ��� �� ������ ��� �� ��:��� ��� ���� ������� � ���� �� ���� ������� � ���������� ����� ���� ����� � �� ������ ��� �������� ���*������ � ����� ���� ��� ��� �� ������ ��� �/������ � ��� ����������������. ���� ���� ��� � �5����

Page 62: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��"�!% �!��������

��� &�������

���!��!&

��� ����������

� ���� �� �������� ��� ����� ��� ������ � ��. �� �� �������� �� ��������� �� �� ������ ������� �� ��� ����� ������������� ���� ��� ��� ������ ����� �� ������ � ��������. � ��� ��� ������ � ��� � �� �� ������������ � ����� �� �� �� � � ���������� 2�� �/�� �. �� �� ���������� ��� ���� ���� ��� ���� ��� ���������� � �������� �� ��� ������������ �� �� �������� ������� �� ���� �� ����� ��� ������� ������ �� - ��.�� ���� �� �� �6� �7�� � ��� ��� �����. ���� ���� � ����������� ����� ��������� ����� � �� �� ��� ������ � �� ��� �� �� ������. �� �� �� ������������

� �� ��� ��0������ �� ���� ������ �� ������� ��� ���� �� ����� ���� ����.� �� ����� ��� ���� �������� ������ � ��� � ��� �� ���� �� ������ ����� ��� �� ����� �� ��� ���� ��. � ����� ��� �������� �� ������ �������� ������� � �� � ������ �� ���� ��� ��� ���������� �� ��������� ������ �� ��������� � ����� ���� ���. � �� �� �� ���� �� ���� ��� ������� ���� �������

� ���� ������. �������� �� ��� ��������� � ����� ���� ��� �������� ������ ������ �� ����� ����� ��� ��0������ �� ���� �� �� ���� ��� ���� ��� ���� ���� ��� �� ����� �7�� � ����� ��������. � �� �/� �� ��� ����� ���������� �� �� ����� ���� �� �� ��� �� ����� ���������� �� ���� ������ ���� � ��� �� ��� �� �� �� ��� ���� ���. � �� � ��� ��� �� ������� ������� �� ������� ��� � �� ����� �� ��� ���������� �� ��� ������� ��/������������� ��������� ������ � �������� ������� �� ����� �� �������.����� �� ����� ���� � �������� � ����� ��/����� � �� � �� ���� ������ �� ������� ��� ��� � �� �� ��� �� ����� �� ��� �����/� �� ������������ �� ������ ����� $��� ���� � ��� ��� ��������� � ����� �� �������.� ��� �5����� �������� �� ���� ���� �� ����:� ������ ���� ���� �������� ���� ������ ��� ��� ���� ��� �� ���� �������� ��� ��� ���� ���

Page 63: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E( �+'4F#; �#2 Q � 'Q -Q� $'F�� 'Q �+'"#��+#$

�����������. ����� ��� ���� ������ �� ��� ��� ��� ���������� � ������������������ ����������� ��� ����������� ��� � ��� �� ���� ������ �� ��������� ����:��

��� ����� � ����������

��� ��0������ �� ���� ������ �� �� ��� �� ���� � ������ �� ����� ������ ����������� ��������� � ����� ���� ��� �� ��� ������ �������� ��� �� ����������� �� ����� � ��� �� ���� ����������� � ��� ��� ���������/���� �� �� ������ � ���� ��� ������� ���� �5��� �� �� �� �� ���� ������� � ���� �������. ��� ���� �� ����� ���� ���� �� ��� ��������� ������ ������ ��� ��� �� ���� ������ �� �������. � �� �� ��� ������� ��� � �������� �� �� �� ��� ���������7����� ���� �� � �� ������ ����� ������

#��� ������ ��� �������� ��������� ����� ����� �� �� �������� ������� ���� ������ ����� �� �� ������� �� ����������� ��� �� � ���*���� ������ ���������. ��������� ��� � �� �� �� � � ����� ��� ���*������� �����. ��� ����� ���� �� ��� ��� ���. � �/�������� � �� ��� ��������� �� ���� �� ����� ���� ����������� �� � ��� � �������� ��� �� ��/���� �� U����� ��� ���� ��������U. ���� �������� ���� ���� ���� �� ��� ���� �� ���� �� ������ �������� � �� ���. ��� ���� �� ���� ��������7������� ��� � �������� ��� ��� � �� ���� �� ���� �����*������ �����. ������� �� ���� ������ �� ���� ���� �� ������� �� �������C�C. ����� ��������� �� ���������� �� ���� �� ���� ����������� �. �������7������� �� ���� � �� �������. � �� � �� ���� �� ������ ������� � ���� �� ��� �� ��� ������ ��� ��� �� ���� ������. �� �� �����*��� ��� ������ ���� ����������� � ���� �� �� � �. � ��� ������ ���� ���� ���� �� � �� �� ���� �� ���� ���������� ������� �� ���������� 2�� �������� ���������� �� ���� �� ���*���� ������ �. ������� �� �� ���� ����*����������� � �� ��������� � ���� �� � ��� �� ������������� �� ��� ������ ��� ���. �������� ���7������ � ��� � �� ������� ���� ���� � ����������� �� ��� ���� ��� ������ ��� ���� ���� ������������ �� ������� �� ������� C�E�

��� ���� ��� �� ������ ��� � ��� ��

� �� ������ ��� ������ � ��� � ��� ����� � � ���� �� ������ ���*������ �� ������� �� ��� �� �� ��� �� ������ �������� �� � ����� ���� �/�������� �. �� ��� � �� � � ��� ����� �������. �� �� ��� ���*��� � �� ������ ��� ��������. ������ � ���� ������� �� �� ��/���� ��������� ��������� $��� � �/�� �� �� ��� �� ��� ��� �� ����� ����� �������� ������ � ��� ���� ���� � ���� � �����. �� ���� ���� ��� ������ ������ ��/������ � ���� ���� ��� ���� ����� �� ���� ��� � ����*��� �� �� �� ��� �� ������ �������� � � ��� �������� ��� ���

Page 64: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C�C� �������� ��������� � ������� EC

� �� ���� �� ������ ���� ���� ������ ����� � ���� ���� ��� ����-������ �/�� � �� �� ������� ��������. ����� �� �� �������� �� ������� ��� ������� �������� ����������� � ���� ��� �������� �� �����/���� �� �� ������� � �� ���. �� �� � �� ��� ��� ����������� �� ��� ��*������ �� ������ �������� �� ���� �� ���� �� ������ ���������� �7���������� ��� ��������� ������� � ����� . ���� � �� �� ������ ������� �������. ��� �K ����� � ��������. ����� �/�������� � ���������. �� ��������� ������ �� ������� ���

-� � � �������� �/�� � �� ��� ��������� �� �� �� � ����������. L������ ��� �())%� �� ���� �� ��� ������������ �� �������� ������ �� ��� ������� ���� ���� �� ����� ���� ��� ������ �� �5����� ��������� ��������� ��� ��������� �� ���� ��� ��� ������ � �� � ������ ������������ ���������� ����� ������� � ��� ���� ��� ��� ���� ���� ������ ��� � �� �����. � ���� �� ��� ����� �� ���� ���� �� ���� �� �������� ���� ��� �1R$ $�� ��� ���� �� ����� ��������� �������� �� ��� ���� �*���� ������� ��� �5����� ��������� ������. � �� � �� ��� ����� �� ������� ���� �� �����

�� ���������

������ ��� ���������� �� �������� � ��/����� �� ���� ��� � ���������� � ���������� ���� ���. ���� � ���������� �� ��� �/�������� ������� � ��� �� ������������ �� ��� �������� ������� ���� ��������� 1R$ $. ���7 . -$�#Q� ��� ����� ��� ��� �*�� ������ 1������.����� ����� * ������ ������������� * � ��� ������ � ��� ���*����� � ��/������ ���������. ����� �� ����� ��� ����� ������������� ��� �� ������� �� �������� � � ���� � ������ �� $��� �� ����� *����� �����. �� ����� ��� ���� ��� �� ��� �� ����. ��K

� "-�#" ���� �Q�� ��� �� ���. ())%�� ���� ���� ������� ����������� �. ��/���� ����������. � �� ��� ��� �� ��� ����������������� �� ���� ���� �� ���� ���� ������. ������� � ����*���� ����������� ��� ���� ������� � ��� ���� %C�))) ���� ���*�����. �������� ���� ����� ������ ����� � ������ � �����

� ��� Q $� "�������� L������ �F������� � ; �. ())%� �� � �����*��� ���� ��� ������� ����� �� ���� ��� ���� �� ������������ ����� Q $� � �� � ����� � ���� -� ��� ������� ����. ��� ����������� � ��� ���� E)�))) ���������

� ��� � ��+ ���� �������� � F����. %&&A� �� ������� ���0����������� �� ��� -������ �������� �� "����� #��������� � ������� ��� ��� �� ������ � ������ � �� � ����������� �� ������� ������� � ��� ���� ��� %@)) ���� �������� � ����())) ���� �� � ��� ��/������

Page 65: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

EE �+'4F#; �#2 Q � 'Q -Q� $'F�� 'Q �+'"#��+#$

� ��� �#"1#;- �����* ���� � �� ������ �,�� ��� � '����. %&BB�.������� �� ��� ������� ���� E�( �� ��� ���� �� � ��� %((�))) ���� ���*����� � ��/������

4����� ��� �����. �� ���� �� ���� ��� �/�������� � �� ���* ���� �� ��� 0���� �. ��� �/�� �. 0����� � 1������� 2���������� ����� &���� ��� � 2����������

��� #� � �������� � ��� �� � ��������

��������� ������ ��� ��� ��������� �� ���������� ����� ������ ������������ ��� ���� �������� � �� ��� �� � � �� ����. ����� �����/��������� �� �/������� �� ������� ���������. ������ ��� ��� ����������� ������ ���������� �� � �� �� �������� ��������� ������ �� ����� ���� �� ��������7��������� �� ��������� ����� ��� ������� ���������� ��� �� �� �� ��� ��� �� ����� � �������� �� ����. ����� ��� �� ��� ���������� �� ��� �������� ���������� �� �� ���� ���� ��� � ����K ���*��� ���������� �������� ���� � �� ��� ���� �� ��� �� ��� � ���������� �������� ���������� ��������� �� ������ ���������� �7�� ���������� ���������� �M�� �. %&&A��

- ��� ������ �� ������ ��� ��� ��������� �� ���������� �� ������ ����� ��� ,���� "����������� -������ �,"-�� � ���� ������. ���������� ���� �� ����� �� ��� �� ������� ������. ��� �������� ���� �������� �������� !������ ��� ������� �� ��� ������� ������ ��� ������������������ ��� ������� ��� ��� ��. ���������� �� �� � �� �� �� ���������� ��� �� ����� ����K

���� H��

���� �C�%�

� ������� C�%. ���� �� ��� ����� �������� � � �� ��� ������������ �� ������. ����� �������� ������ ��5����� ,"- ������ ��� ���� ��� ��� �� �������������� #/�� �� �� F������ �%&@@�. M���� � +�� �%&DB� �� ��!���� �� �%&&)�� - ������ ���� �� �� ����� ������ �� ��� ���� �� ��� ��� ��� ������������� ������� �5����� �������� �������� ���� ���� �� �� �� �����/���� �������� �� ��� ����� �� "���������� � ,�� �%&&E�. �� ����� ����� ���� ����� �� ���� �. ����� ���� ���*���������� ���� �������;��� ������ � ;����� � ,�� �())%� ��� ��� ��� ����� ����� ��� ������������� �� ����� ���� ���� ������ ���� ������. �� ���������� ���������� ���� ������� � � ��� ��� ���� ������� ��� ������ �� ��� ������������������

$��� �� ��� ,"- ������ �������� ���� ���� ���� ;����� � ,���())%�� ��� ���� ���������� �� �������� ������ � � ������ �;�*����. %&&D� ����� ��� �������� ��������� ������� �� ��� �6��

� ��� �� ,"- ������ �� �� � �. �������� ������� ����� ����� ����������� ��������� �� �� ���� ����� ������ �� ��� �� ��� ���� ���

Page 66: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C�C� �������� ��������� � ������� E@

�� ����� ���������� ����� ��� ��� �����. ������ � ���. ����� +� �� � ������� ����������� ����� ����� � ����� ��� �� �� ��� �� ��� �()))� � F��� �� ����%&&)�� � ���� ����� ����. ,"- ������ ��� ���� �� �� ��� ��� ����������� ���������� �� �������� ����� �� � ���� ���� �� ��� ���� ���������

��� # �������� �" ����� � � ��� ����

-� �� ��� ��� �� ���� ������� ����������. ��/���� ���������� �� ��� �� ��������� ���� ���� �� ��� �� � � �� � �� ������� ��� ������ ������ � �� ����. ����� ���� � ��������� ��/���� �������� ��� ��������.� ������ � ���� ���� ����� �������� �� �� �� �� ���*���� ����� ��*�� ���� ����� �� ������� ��/���� �������� ���������. ������ �� ��������� ���� ��� ���. � ������� �������� �� ����� ����� ��� ������ ������������ � ��� �� �� ���� ���� ��� �� ����� ���������K

� #������� �� $��� �#'$� ��� ��� ��������*�� ���*���������� �� *�������� �� :�� ����� ������� �� ��/������ #'$ ��� � �� ������ ��� ���������7� �� ���� �� ����� � ���� ���������. ����� ���� ��� �� ������ �����* ���� ���� ���� ������� ���� ���� �� ��*� � �� �� ���� ���� ���� �������� �� ���� ��� ��� �� � �� ������� ����� �������� �� ���� ��� ��� �� ���� ����� � ���� �������� ���*�� � ��/������� #'$ ��� � �� ����� ��� �� ��� $*$ ����������� � #'$ �� �� �� �� � �� �� ���� ��� ����� � ��� ���� ������������� �� �������������� #/�� �� �� ���� ���� �� ��� � �� �������*+������� #'$ ����� � +�������. %&BA� � ��� $���7+� ���*!���� #'$ �$���. %&B(��

� ;����� ��� ��������� �� ������� ���������. �. �� �������� �� ������/����� �� ��� �� �/���� ,���� ������ ��� ��� ��� ��� ���� ������������ ��� ������������ ����� ���� �� ��� � �� ��� �� � #'$����� ������ �� ����� � � ��� �*$ ������ ��������� �� � ��������������� ��� �� �� �� �� � �� �� ��� ���� ����. � � #'$�� �� �� �� � �� �� ��� ����� ���� ������� ��������� $��� ����� ���� �� *����� �������� ��� ����� ������� ��������� �� ������� �� L� ��� �L� ���. %&AE�. Q+�F �+���� � �������6. %&AD� ��Q P�-" �-���� � �������6. %&B@�� '�� ����� ��� �� ���� ������ ��� �Q 2-" ��� �2����� �� �� ���. %&BB�. ����� �� ,"- ��������. �� ������� �� ��� �� ��� � ��� ������ �������� �������� �Q 2-" ����� �� ����. � ��� ���� �������� ������ ��� ���/�������� �. ��� ��� ���������� ���� ��� �������� ���� ���� ���� ���� ������ �� �������� �������� �������� �������������. ������� ���������� �������� �� ��� ��/���� �� � �� �� ��� �� ����������� �� ��� ������������ �������

,�� � 'O"���� �%&D&� ��� ��� � �/���� ������. U�����������;�� $� ������U. ����� ������ ��� ���� �� �� ������ ��� ����� �������� �

Page 67: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

EA �+'4F#; �#2 Q � 'Q -Q� $'F�� 'Q �+'"#��+#$

���� ���� ���� ��� �� ������ ��� ��/���� ��������. ��� ���� �� ���� ��� ��� �/����� �������� ���� �� �����. ��� �� �� ������ ������ �������� ���� �� ������ ��������� ����������� ��� �� � ���� ������. ������*����� ��� � �� ��� ����� �������� ���� ��� ���� ��� �������� � ������� ���� ����������� � ��� ��� �� ������ �� ��� ������ ��� ����

��� $�� ��� ��������� ��� ������

$� ����� �� ��� � ��� �� �������� ���������� � ���� ������. �� ����� ����� � �� ���� �� 6�������� ��/�����. � �� ��� �� ������ ��� ���*����� ������� � 6�������� �� ����� ��� ���� ��������. �� ���� ��� �� ��� ��/���� �� � �/������� �� 6�������� ���� ���� �� ����

2�� ��� ������ � ���� �� �� ��� �������� �� ��/�����. ����� �� ����� ���*�������� �� ���� ��. ��� �/�� �. �/������� ���� ���� ���������. ��� ������� �� ���� �� ������ �� ���� �������� �� ���� �� �� ��� �� ����� ��� �� ��*� � �� �������� ����� � ������� ;� ��� � ����� ������ ��� ��� �� ����� ������7����� �������� ��� ���� ����� ���������� ������������. ����/�� �. ��� ������� ��� �� �� 6�������� ����� ���� ������ �� ��� ��/������� ���� ���������

,���� �. ��� �� ����� �� �������� �� �� ��� � ����� �"-;�� ����* �� ���� ��� ����� ��� �� ��� �� �� ��� ����� �������. ���� ���� �. �������� ����� ���������� ���� ��� ��� ����� � �� ��� ����

$���� ����� �������� ��� ���� ������� ��� �� ���� "-;� ���� ���� ����� �������� �� �� �������6� ���� ����� ������K

%� ;������� ����������. ��� ����� ������� ����������� ������#/�� �� �� ���� ������ �� ����� �� >������ � # *1 ����%&&E�. ����� � -������ �%&&B� � ���������� �� � $������ �%&&D��

(� $�������� �����������. ��� ����� ������� ��������� ���������������� ��. ��� �/�� �. ������� �� >������������ �� ��� �%&&@�� ;���� �� � !������� �%&&D��

C� #��������� ����������. ��� ����� �� ����� ������ ����� �� ��� ���� ���� �������. � ���� ������ -�������� �� ���� ��� ��� ������� ��� �� ���� ,�� �� ��� �%&&%�. M���� � $��������� �� �%&&@�� 2��� �� �� ��� �%&&D�

"����� �� ��� �5����� ���������� �� ��� ��0������ �� �� ��� �� �������������� �� ������� ��/������� �� � ��� ��� ������������ ����� ���� ��� ���������� ��������� �������� - �������� ������ �� "-;� �������� ����� �� 1���� � ,�� �()))��

� ��� �����/� �� ���� ������. ��� "-;� ��������� ��� ��� �� ���� �����*������ � � ����� �� ��� �� ��* ��� "-;� �������� �� 1���� �()))�.����� �� ����� ����� ��� ����� ������ �� ���������� � ������*�� ���������� ����������� ���� ������ �� ��� �� ��� ��������� ���� ��� �� �� ��� ���� �� �������� ��������. ����� �� ��������� � ����

Page 68: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C�E� $��� ���� � ����������� �� ������� ��������� � ����� EB

�� �� � ��� ������ ���������� �� � ����� � �������� �� �� ������- �������� �� �� ��� � ����� �"-;�� ������ �� ���� ��� ���.�%&�'(� �1���� � 1������. ())(�� � ���� �� ��������� �� ������� ����� �� �� �������� ��� �. � �� ��� �� ����� �� �� �������. ����� ���� �� ��� ������ ���������

��� ��������� ��� ������������ �� ��� �� ���!

�� ��� ��� � ����

� ��� ����� � ��������� �� ������ ��������� � ������� :��������. ���*� ���� � �� � ����������� �� ������� � ���� ��� � ��� ��� �� $���* ���� ������ ��� ������ � �� ����� �� ��� � ������ � ����. � ���� ������ �� ��� � �� �� � � �� ����� ��� �������� �� ������ ������������� � ��� ����������� �������� �� :��� ���� ��� ����� ��� ��� �� �� ���� �� ��� �������� �������. � ����� ��� ���� �� ������ ��������5����� ��� �. ������� �� ��� ��� �� ������ � ����� �� ���������������� � �� ����� ��� ��� ��� ���� ���� ������� ������ ��� ��� �*������������� ��� �� ���� ��� ��� ��� ��� ��� �������� �� ��� ����* ��� �� �� �� �� �� ���� �� ��� ����� ��0������ �������� �� ����������� �/������. �� ���� �� ������� ��� ����� �������� �����. �/������ ������� �� ��� ��0������ ���������

� ���� ������ ���� ���� � ����������� ��� ���� ��� � ��� �� � ����7�� � ��� �5����� ����� � ��������� ���� �� ������ �� ��� ����*�� ��� ���� ��5����� ���� ���� � ����������� ������� ��� � ��� ������� �� ���� �����/�� $��� �� ��� ���� ����7����������� ��� � ��� �� ���*����� ������� ������ ���� ������ ���� �������� � ����� ����� ��*������ -������ ���� �� ��� �� *����� -$�#Q �-���� ������ ��� ���� ����7 �$��� ���� $������ ����� 2��� ��� ����� ��� . ��� "-$ ������"-�#". ������� ���������� �� ������� �� ���� ��� � ���� #/�*� �� �� ����� �������� ���� ���� ���� ��� �� ���� ������� �� 1R$ $ ����1�������� F��. �*$���� ���� 2����� ������� ������ ����� -$ � ��+';$���� ������� $������ #��������� F�� #/�� �� �� ����� ����� ���� *����7����������� ��� � �� -$"#Q� �"������*;� �� ����������� � ;*�+'># �+L�1*-������

� ���� �������. ��� ������� �� ��� ���� ���� � ����������� �� �������� �������. � �� � ��� ����� ��� � �� ��� �� ���� ������ ��� ����������������� � ������

�� $���������

������� ���� ���� �� �� ��� �� �5����� ��� �� ��������� � �����. �*������ �� ��� ��� �� ���� ��� ��� �� �� � � ������. � �� ��� �� ���� ����������� 2�� �/�� �. ���� :���������� ���� �� �� �� �� �� ��. ���� ���� ��� ����� ���������� �� �� � �. �� ��� ��� �������� �� ��

Page 69: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

ED �+'4F#; �#2 Q � 'Q -Q� $'F�� 'Q �+'"#��+#$

�� ��� -� �� ���� ��� �� ���� ��. ��� ����� �� ����� � ��� ������ ������*���� �� ��������� �. �� ��� ����� ��. ���� ����� ���������� ���� � ������ ������ �� �����. � ��� ����� ������ �� �� �����. ��� ��� �� �� �������������� ��� ��� �������� ��������� �� ���� ��� ������ �������. � ������� ���� �� ������� U���������� �����U ���� ��� � ��� �� ������������� ��. :������� �� �������� � ���� ��� ����� ����� ����������. ��������7������������ �� ��� ������ ���� ��������� �� ��������. �� ������ ����� ������ ������� �� ���� ���������. �� ��� ��� �� ��� ����� ����� ������ ��� �������� ����. ���� ���� ���� �� �� �������� �� �� �� �����

- ������� ���� ���. � ��� ��� ����� � ���������. �� �� ������������ �5����� ���� "����� �� ����� �� ��� ���� ������� �� � ����� ���*���� �� ����� ��� ���� ����� ��� ���� ��� � ����� ��� ���� ������������.� � ������ ������� �� ����� ��� ���� ���� ���� �� �� ��� ���� ���� ����������� 4������ ��� ����� � ��� ������. ��� ���� ��� �������� � �� *����� ��� �� ��� ����� �������� ��. � ��� ��� �*�� � �� ���� ��� ��������� ���� ���� �� ���� �� � ����� � ������ ��������� ������ �� �������� ������� � ��� �������� ��� � ������ ���� ��� �� �� ���� ��� ������� � ��� ���� ������� �� %� ���� ���� ���� ����� ��� � ����* ���� ��� ����� ��� ������� ������� ������ ����� � ��� ������� ������������� ��� �. ������. ������������. ������������� � �� �� ���� ���� �*����� �� ��� ���� � �������� ���� ���� ������� ������ -$�#Q. 1R$ $� ���7 �� �� ��� �������� ��� � ���� ��� � ��������� �� ���� �������� ���� ���������

$��� ���� �� �� �������� � ���� ����. ����� ��� ���� ���� ����� ���������� �� �����. �� �� �� �� �������� �� ����� ���. ����� ���� ��������� ���� ������� �� ����� ������ ���� ���� �� ����� ��� � ������ � �6��� �� ��������� ��� ������ �� ��� �7�� ��������� ���� ����� �� �������� ������ ���� ���� �������� ���� ���������� ������� ���� ��� ������� ���� ���� ���� ����� 2���� �� . ����� ��� �������� ������������ ���� ����� �� �� � �� ��� � ������ � ����. �� ��� �� *��� ��� �� ��� ��6�� �� ��� ��������� �� �� � �� ��� - ��. �� � �6������� �� ��� �� ����� ������. ������ ������ ���� �� ����� � ������������ � ������ ��� ������ ������ �� ��� �� ��� ��� ��0������� �������������� ����� ���� �����. � ���������� �� ��� ������ ������ �� ���������� �� ���� ����� ���� �� ��� ���� ������� �� ���� ���� ���*������ ��������� ���� � ������� ��� ����� ������� ����� ��� ��������� ���� �� ��� � ���� ���� �������� ������ ������ ���� ���� ���� �������� ����� ���� �������� ��� � ������ �� ������� ��������������

��� ������������

� ���� ������� ��� ��0������ �� �� ���� � �������� �� ��� �������� ���������� ����� ���� ��� �� �� �� �� �7�� ������ �� �������� ������*����� ����������� 2�� ��� ��������� �� �������� �������. �� �� ������. ���

Page 70: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C�E� $��� ���� � ����������� �� ������� ��������� � ����� E&

���� ������ �� ������� ��������� �� �� � �. � �� �� �������� ����� �������� �� ��� ������ ������. �� �� ����������� �� �� ��� ���� �� �������������� �� ������� ����� �� ��� ������� ���� � ��� �������� ������ ������ ��������. � ��� �������� ��������� ���� �� ��� ���� ������������ ��� ������� �� ������. ����������� �� �� �� ��� ���� ��� ����� ���������� �� ������ �� �� ����� ��� �� ����� �� ��� � ����� � �� ������1������. ������ �������� ���������� ���� �� � �� ���� �� ���� ���� ���� ������ ������� ��� ����������� ���� �� �� ����������������� �� �� ���� �K

�� ���� � � ��� 3���� �������4 � � ������� ��� � �� ������ ��� �� � ����� � ��� ������� ��� ������ �� ������ ��������

��� O���� �� �����O �� ������� �� � �*���� � �������. �������� �/��������. ����� �������� ��� �� �� �� �������� �� ������� ���� ��� ������� ������� ��������� ��� ��0������ �������� �� ��� � �������� �������������� ��� �������� ����� �7�� �/������� ������� ���� ��� � *��� �� ��� ��0������ �������� �� ���� ���� �� ����� ���� ����� ���� ��.������ ��� �� ������ �� ��������� ����� �� ����� � ����� ��� ������ ��*����. �������� ���� �� ����� ��:�/ ����. ������� ����������. ����� �� ���� ���������� � ��������. ����� � ���������� �� ������ . �� ��� ������� � ���� �������� ��� ��� �� ���� � �� � ���� ������ ����*�����. ����. ����� � �������� �� ������ � ��5����� ������ ��� ��� �� ����� ������������� ���� ��� �/���. ������� �� ��� ����� ���� �� ��� ��������������� ��� ��� ������ ���� �� ����������� �����������. ���� ������*���� �F��. ���* ���� ���������� �QF��. ��/� ������� ���� �����������; F��. ��/� ������� ��� ���� ���������� �; QF�� � ����� ����*�������� � ������� �����������. ������ � ����������� ���� ��� �����������. � �� � ����� �� �� � � ���� �����

%8)8�8� �������0� 0� �0��� 0 ��0���

L��� ���������� ���� �� ��� �� ����������. ��� �������� ����� ������ ��� ����������� ���� �� �� � �� ���K

����

����

�� � ���� H )

���� � )

�C�(�

��� ��������� 0���� ��� ���������� ����� ���� ��. ). ���� ��� �������� �� �� ���� �� ���� ���� ������ ��� ���� ��������� ��� ��� �����. ������� ��� ���� ����� ����� �� ����� �� ��� ��� ���������� ����. � ����� ������������� ����� � ��� � . � � � �� ����. ������� C�( ���������� �� F� ���� ��� F� ���� ��� �� �� ����� ��� �� �� ��. � � �� �������

Page 71: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@) �+'4F#; �#2 Q � 'Q -Q� $'F�� 'Q �+'"#��+#$

�� �� ����� ��� !����� �������� �� 1� ��� � F������� �%&DA� �� ���*��� � �� �� �� �� �� ���� ��� �� ���� ��� 1������. ���� ���� ������ �� ������� �� ����� � ��� ��� �� � . � � � �� ��� ����. � ��� ���� ��������� QF� ���� ��� ����� ���� ��� �� ���� ��� � �� �� ��. � ���������� ��� ��� �� ����� �� � �� ������� � ��� �� ������� ������� ��� � �� ������� F�� ������� �� ������ �� �� ���� � ������������ 5��� ������ ����� ��� ���������� 4��� �� �� ��� �%&&B� ����� ��� ����������� � ��������� �� ��� !��� ������ ���������� ��� !��� ����������� ��� ��������� ��� ����� ��� ���� �� ��� ���� � ������� ����������� ������� ����� � !���� � � 6�������� ���������� �$P��� ��5����� ���*����� �� ��� $P� ������� ��� ���� ��� ���. ��� �/�� � �� ��� ��������� 4����� �%&&@��

%8)8�8� �������0� :�3 � � ��/ �/�������

� ��� ����������� ���� �� ������� ������� ������ ����� )*%� ���� ��. ������������ ������� ���� �� ���� � ��� �/�� � ������ �� �������� �������������. ��� ���� �� �� ������ �� ��� ���� ; F� ���� �� ��� ���* ���� ; QF������ ���� ���� �� ����������� �� ����� ��� �� ������� ��������������.� ����� �� ��������� ��� �������� �� ������. �� ���� �� �� ��� ��������- ����� �������� ����� ���� �� ���� ���� �� �� ����� �������� � �������� (. � ���� �� ��K

������

H ��� ��

�� � ���� H )

��� �� � )

� � � � � �) %��

�(�%�

��� ���� �� ����� ����� �� ; F� ���� ��� �� ��� ������ ��� ��������� �Q������� � L� ���. %&DD�� ���� ����� �� ��� �� /� F� ����* ��� �� ������� ��� ������� �� ����� �� ��� ��� �� ����� �� ���� �� ��������� ��� ���� �� ��� ��� ��� )*% ����������. � ��� �� ����� �� �� ���������� � �� �� ���� ���������� F� ���� ���� ����� ���* ��������� ���� �*����� ���� � ��� ���� ; QF� ���� ���. �������. ���� �� ���� ��� � ���� �� ��� ����������� ���� ��� ��� ������ � ��� ������ �� �� �� �������� �� ���� ��� �/���� '�� �� ��� .�������+�� 7����� ���� ���� �,����,�5����. %&B(� � ��� ����� �� ��� 8�����/�������� ����� � ,����*���. %&DA�� 4��� ������ �� ��� �� �� �� � �������� �������� �� ; F�� QF� ���*���� ���� ��� ������� �� ����� �� ���� � ��� ����� ���*������ ���� ��� ������� ���� ���� �������� �� �/���� ��� ������� ��������� ����� ;��� ���������� �� ���� ����� �� ����� �� ���� 4��� �� �� ����%&&B� � 2 ��� �%&&@��

Page 72: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

C�@� ��������� �� ��� � @%

��� ��� ������� �� �����

-� ���� �� ������ ( � ��� �������� �������� �� ���� ������. ����� �� �5��*��� ���� ��� ��� ������� �� ����� �� ���� �� ��� ��������� � ����� ���*����� ��� �������� ������� �� ������ � ���. ���� ��� ������� �� *������/������ ������ �� �� ��. �� ��� ������ ��� ��� �� ���� ������ �� �*� ��� � ���� �� �� �� ����� ������ ���� ���. ��� ������ �� �5�������� � �� ����� �������� �� ��� ��� ��� �� ���� ����� �5����� ���������.�� �� ���� ��� ��� ����� �������� �� ��� ��� �������� ��� � �� � � �� ��������� �����������. ����� ���� �� ���������� ���� ��� �����. ���������� ��� ������� �5���� ���� � �/������ ��� ������ �� ���� ����*���� ������� �� ��� ����� �� 0��� ������������ ������� ��� ��� �. ������ �� ����� ��� ���� �� ��������� �� ������� ���������. � ��� �/�� ��� � 6������� �� ������� �� ��/����. ���� ��� �� ��� �������� �������� ���� ������� ��� �� ��� �� ���� �� �������. ��� �� ��� � �� O�������O��� 6�������� ��� ��������� ��� �� ���� �� ���� �� �� ������� �������������� ���� �� ���� ��� ���� ���� �� ��� � �� ���� �������� �� ����.�� ������� ��� �������� �� ��������. � ��� ���� �� ����� �� ������� ������� ������� ��������� �� ����� ��� ���� ��/����� -� ���� ����.��� �/�� �. ���� ����� �� �� �� ��� ��� �5����� ������� ���������. �� ����������� ���� �� �� �� ����� �� � �� ��� ��� �������� ������ ���������� �� �� ��� ��� ��� ����� ����������

;�� ���� ���� ������� ������ ��� ����� ��� � �������� �� ��� - *���� �������� ���� ����. ��� �/�� �. ��� � �������� �������������� �� 2������. -$�#Q �� ��� ��� ����� �� 6�������� ���� ���� �������� � $�F � ���� �� ������� (�C�%�C�� 1R$ $ �� ��� � ��� ��������� �� �������� �� ��� ���������. ��� ���� ���� �/ �� ����. ����� �� ������������� ��������� �� ������ ��� ����� ��� ��/����� ����������� ��� ��� ��� ���������� �� ���� ���� ������. � ���� ������ ��� �������� ������� ����� ���� ����7����������� �� ����� �� ���� ���� ����* ����� 1������. ���� ����� ���� �� ��� �� � � ���� ���� ������. ������� ��� �� �� ��� �. �� ���������� ��� ��� ���� ���� �� �� � ��������

�% ���$ & ����� ���� ������� ����� ������

L����� ��� "-�#" ������� ����� � ������� ���������� �� ������. ����*���� �������� �� ������ � "-$� �� ���� ��� ��� ��� ������� ���������.�����. � ����. ���� ��� ������ ���������� ��� � �� ��� �� � ��� *��/��. ����� ��� ���� ���� �� ���� ���� ��� ��� ��/ �� ��� ����� ����� ����� ���� �� ���� ���� 2��� �� ��� ��/. �� �� ���� ������ � �� ������ ���*� ���� ������. �� ������� ���� ���� �7�� ����� ���� ����� � ������ ��� ����� ������ �� ��� ��� � �������� �� ���� � ��:������ ��� ����� ���� ���� ������� ��������� ���� ��. ������� ���� ����� ��� ��/����. �����*���� �������� ��������� ������ � ����� �� ���� ����������� ����� ������ L��� ������� �� ��� ������ ��� ��� �� ���� ������. ���� �� ����

Page 73: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@( �+'4F#; �#2 Q � 'Q -Q� $'F�� 'Q �+'"#��+#$

�� ��� ������ �� "-$. � ������� �� ������� E�&�$��� �� ��� ������� �� � � �� "-$ � ��� ��/�� ��K

� �������� ���������K ��� "-�#" ���� ���� �������� ������� �/*�������� ���� ��. ������ ��� ���� ��������� �������� ���������. �;F��� ��/���� �������� ��������� � ��� ������� ���������. ��;$ ��� ����������� ��� �� �������

� ;�� ���K ;���� ��� �������� �� ��� ���������. ;�� ��� ��� � ����. ���� ���� � �� �����. � �� � ����� �� ���� ������� ��

� ������� ��������� � �����K "-��$ ��� �������� �� :������� � *���������� ���������. ��$ ��� ��� ����� �� ���������� . ������� �6��*������ ���� ���� �� ����. ���"-;� ��� �� ���� ����� � ������

� +�������K ��� "-�#" ���� ���� ������ ������� �. +������� ������� ��� ������� ��������� � +-$ ��� ������� ��� ���*�������

� $��� ����K "-$��� ��� ���� ���� ���� ���� � �RQ$ ; ��� �*���� ���� ����� 4+ " �� ��� ���� �������� ������ � ���� �����

� "����� K ������ � � ���� �� ������ �������. ��� ���� ��� ��/�;�"� ��� ��� ��������� ������ �

;��� ���������� �� "-$ �� �� � � ���� ,�� �())(��

Page 74: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

� ! ��'��$ ���!

������ ��

&(�� !&�& ���

�!&�$�

��� ����������

� ���� ������. ��� ������ ����� ������� � ������ ����� ��� ������ ������ ��������� � ����� �� �������� ��������� ��� ��� �� ���� ����� ���0����� ��������� ��� ������ �� �������� ��������� � ����� ���� ��� ���*����� �� ���� ������. �� ��� �� ��� �������� �� ������ ������ � ��� �5�������� ������ 7������ ���������� ������� ��� ��*�/������ ������ ��� �������� ���� ������������ �� ���� �� �� ������. ��� �6��� �������� � �������� ������� �� ��� ������� ������������ �� �������� :���������

� ���� ������. ��� ������ ����� ������� �� �������� ����. � ���������� ������ ����� �� ������ ��� ������ ��� ��� �� ���� ��������. ����� �� ���� ���� ������ �� �� �� ������ ���������. �����. � ���� ��������� ���� ��� #�� �� ����� ������ �� ����� �� ������ ������� �� ����������. � ��� ������� ������ � �������� ��� ��� �� ����� �� ��� ������ ���� �� �� ���� �������� �� ���*�������� ��� ������ �� ���� ����������������� �� � �������� ������. ��� �6��� ��� ��� ������� �� ������������� �������� ��� ��� ��������� � ����� �� �������� ����������2�� �. ���������� ��� � ��� ��� �� ��� � ��� ���� �� ��� ����� � ���� �� ���� �� ���� �� �� ��� �������� �� ��������. � ��������� �� ��������� ��� ��� �� ������

��� � "������ �� ��� ��� ���

��5����� ��������� �� ������ ������ �/��� �� ������ �����������. ���� � ���� ���� ��/����� �������� �� "�� ��� � "� ���� �%&C@�. ����� ��� ����������� �� ���� ���� �� ���� � ��� �5������ ������� ��� �������������

Page 75: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@E �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

��� ��������� � ����� ���� ������ �������������� � ���� ������ ��� ���� U������ �����U ������ ���� �� ��� �� ���

��������. ����� �� ����� �� ��. �������� ���� � �/� ������

��� H �� � �� H�����

% T ������ � %�� �� �E�%�

��� �������� �� ������ ����� �� ��� �5������ �� ������������ �� ������� ��� ��� ��*�/������ ����� ��� �� �� �� ��� �� �� ���� ������� ��� �� ���*���� ��� ���� ������ ���� ��� �� �� �� ��� �� ����������� ������� �������� ������ �� ��� ������ ������ ��� ������� ��� �� ������ ���� ��� ��������� ��� �5������� �� ����������� ������� ��� ��*�/������ �����.�� ������ ����������� �� -� ��� ��6� �� ��� ������ ����� ��� ����� ���*����� �������� 6���. �������� �� ��� ������� ���� �� ������� ��� �.������ ����� �� ��� �5������ �� ����������� ������� ��� �� � ������ '� �������� ��. � ��� ������ ����� �������� �� ��6�. ��� �������� ������� ����� �� ��� ��� �5������ �� ����������� ������� ��� ������ ��� �5�������� ����������� �� �� �� �� ��� ����������� ���� ������ ������� ��� �������� � �� ��� ��� �� ���� ����� 4�� �������� ��������� ����� �������������� ���� ������ �� �� ���� ������ ������. � ��� ����*����� ��� � ��� ����� �� ��� �/�� � �5����� �� ����������� ��� ���������������� �� � ������ �� ����� E�%. ����� ��� ��������� ������� ��� �� ������ � ��� ��������� �� ����������� �5������� �� � ������� ��� ���*������ ������� ��� ��� �� � ����� ��� ���� ��� ����������� �5������. � ���� � ������ �� ����� E�% �� ����� �� �� ������ ����������� ���� ������������� � ���� �������� �7�� ���� ����� �������� ���������

PHASE TRANSITION

Bu

lk P

has

e 1

Bu

lk Ph

ase 2

xiTransport

Mechanisms

Equilibriumand

Reaction

yi

2����� E�%K ;�������� �� ���� ����������� �5��������

Page 76: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�(� ��������� �� ������ ����� @@

�� $��� ����� ����������

��� ��������� �� ���*���� �������� � ����������� ������� ����������� �� �� ������ �� �5����� ��� � �� �5����� �������� ������� ������ ����� �� �� ����� �� ��� ��� * ����� �� ������. ;$-. ������� ������. �����*�� . ����. ��� ������ ������������ �������� ���������

PhaseCreation

Feed

Phase 1

Phase 2

Feed

Force fieldor gradient

Phase 1

Phase 2

(a) (c)

Barrier

Feed

Phase 1

Phase 2

(e)

Feed

Phase 1

Phase 2(d)

Feed

Phase 1

Phase 2MSA

(Solvent)

(b)

2����� E�(K "�������� �� �������� ��������� I$��� � 1�� �� �%&&D�J�

� ����� E�(. ����� ���� �� ����� �� ������� �������� �� ��� �� ������������ ���� ��� ��/����� ���� �������� �������� ������ ������ �������� �/�� � �� ���� ���� �� ������� �� �������� �� :��. �� ����������� �� ���� ����� -������ �������� �������� �� � ������ �� ����� E�(�.����� �� �� �� ���� �� ���� ���� �� ���� ����� 1��� �� ����7���������� �. ����� 5���� ��� ���� ���� ������ �� �� ������ � ���� ���� ��� ����� ��/���� ��������� -��� ���� �/�������76�������� ���� ����. ���������� �� �� �� �� �� ����* ���� �/�������� ��� ����������� �� ����� ����*������ � �������. �� ���� ����� ��������� ��� �� �������������� �� � ������ �� ����� E�(�� $� � ����� �� �� �� ��� �� ���������������. � ����� �� ����� E�(. ����� ���� ����� ��������� �� ��������� ������������� 2�� �. ����� E�(� ����� ��� �������� �� �� ������ ���� �/���� ����� �� �� � #/�� �� �� ������������� �� � ����� ����.����� � � ������ ����� �� ������� ���� ��������

��� � � ��� "� ��� "� ���� ������

� ���� �� ��������. ��� ������ ����� ������� �� �� �� �� �� � ������� ������ ������ ��� �� �������� ����������� -� �������� �������� ��� ������� E�(. ���� ��� ������ ����� �������. �������� ������� ��� �.� ��� �������� ������� ������� � ���� ��� ������ ����� �������� 6����L��� ��� ������ ����� �������� ��� �/���� � ��. ��� �������� ����������� ���. � ��� ������ �������� �� ������ ��� ���*���� ������ �� � �������� ���� �� �� ������. �� �������� ��������� ����� ������ �� �������.��� ������ ����� �� ������� � ���������� �� ��� ������ � �� ��� ������ ��

Page 77: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@A �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

����� � ������ ��� ���*���� ���� �/�� � �����* ����� ������� �����*����. ��������� � ����� �� �������� ���������. ���� � ���� ����. �������� ����� ������ ����� �� ���� ��� �6� �� � �� ���� � ������ ������:�������� � �������� ���� ������� ����. ���� � �������� ����� ������. ������� ���� �� ������7�� ���� �� ������ � ��� ������� ������ ������� ������ Q��� ��� ���� �� ���� ������������ �� ������� ��� �������� ���*���� �� ���*��� �� ���� ������*��� ����� ��� ������ ����� �� �� � �� ������ ��� ������ �� ������� ����������� �� "��������� ������ ��������� �� �5����� ���� �� ���������� ��� ��� �� �5����� �� ������. ��� ������� � �������� ���������� ��� ������� �������� ��� �� �� ��������

��� ������� ����� ��� ������ ����� ��� ������ �� ���� �� ��� �� �� ����� ���� ����������� �. � ����� � ��� ������ ������������� �� ��������� ����������� �� ��� ������ ����� � ���� �� ������� E�%. �� ����� ��� . ��������� �� ������� �� � �� �� �� �� �� ���� ������ ������ 2�� �������. ����� ����� � ���� ������������ �� �� ���� ������.�������. ��� �� �� ��� �� �� ��� .

��� H ��� H����������

H���%� ���

���%� ����E�(�

����. ��� �� *����� �� ���� �� �� ��� �/�������� �� �� ��� ������ �������� ���� ������ ��� ���� ����� Q��� �� ���� �����/�. ��� ������ � ��������������� ��� �� �� ���� �� �� ��� ���� ����� ��/���� �. ������� ������ ������ �� ��� �������� � �� ��� ��������� ��� ���������

��� ��� ������� �E�%� �� �5�������� ���� ������� �� ����������� ������ �� ����� ��� � �� �� �� ����� ��� �� ��� �/���� � ��. ���� �������� ����� ������ ����� �� ������� ���� ��� ������� � �� �� ��� . ����������� �� ��� ���� ������� �� �� �������K

*���

*��H

����%� �� T �������

� % �E�C�

Q��� �. �� �� ����� �� � ��� ������� ) � %. � ��������� �� � ��������� ��� �� ������� E�C �� �� ��������� ���� �/�������� �� ��� �� ��� ��������� ��� ������ �� ��� �/���� ������ �����. ������. ����� �� ������ ��� ����� ������ 2�� ������� � �� �� ��� . ���� �������K

����� H

���� � %

��� � %�E�E�

$���� ��� �� ������ ��� % ��� ��� + ). ����� �� ������� E�E �� ����������� � ��� ��� %�

2�� ���� ������ ��������. ��� ������ �����. ��� �� �� � ���� � ����*���� �� ���� ��� ������ ������������ - � �� �� ������ �����. ��� �����������������. �� ��� ������� ��� H C �� ����� �� ����� E�C� � �� �� ������� ��� �� ���� ��� �� �����/ �������� ���� ������� �� �� ���� �� *����

Page 78: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�C� $�������� �� �������� ������� @B

�/����. �. � �� ) �� %. ��� )� � ����� E�C. ������ � �����

�� ����� � � � �� ���������� ��Q��� ��� ��� �/���� ������ ����� �� �� � �� ��� ��� �� ��� ��� ������

������������ �� �� ������ ��� �� ������

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

Size of the largest driving force (D

Y)

Location of the largest driving force (D

X)

Largest driving force (D)

Driv

ing

For

ce, F

Di

Light compound composition, xi

2����� E�CK ������� ����� � �������� �� ����������� ��� ��� H C�

��� ����� ��� �� � �������� �� � �

2�� ��� ��������� �� �������� �������. ��� ������ ����� ������ �� ������ �� �� ��� �� �������� ��������� ����������� ��� �� �� �/������� ��������� ����� �� ���� �� �� �� ��� ��������� �� ���� ���� �� ��� ���������� �� � ����� �������� �������. � ������ ��� ���� ��� ��� �������� ��� ����� �� ��������� ���� ��� � �� �������� �� �������� E�C�% �E�C�(�

�� ������������ � ����

� ���� �� �������� ��� �������. �� ��� ������� �������� �� ���� ��������. ��� ����� �� ���� ��� ���� 4�� �� ��� ������ ����� ������.� ������� �� ������� ��� �� ���� � �� ������� ��� ��� ���� ������������ �������� �� ���� � ���������� ���� ���� �� ���� �� ���� �� ��*��� ��� ������� ������ ������� ��� ��� ������� �� � � ��� ���� � ����� �� �������. �� � �� � ���*�� . � �� �� ��������� �� ������ ��/���� ������������ � ���� �� �� � �� �� � ��������� � ����������������� ���������� ��� ������ � ������� ��� ���� �������� �� ���0���� ��� �������� �� ��� ��� ��/���� �� ��������

Page 79: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@D �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

2�� ��/���� �� �� ��������. ��� ��� ������ �� 0���� ���� �� ����������� �� �� � %. � ��� ������� ������ �� �������� ���� �� ���� � %� �� �� � ��� ������ ����� ��� ������� �� ������� �������� ������ ���� �� ���� ��� �������� �� �� ����������� ��/����. ��� ���������� ��� �� ��� �� ����� ������� �� ��������

)8%8�8� �/20��3� �0� 3� 2������0� 0� ���//��0� ����

���� ������� ������� ������ ����� ��� �� ����� �� ��� ���� �� �� ���*�����6��� ���� ���� ����� ���� � �� ���� ������� �� ��� ������� ����� �������� �� ��� ��� ��/���� � �����* ���� ���� ������������� ��� ������� ��������� ��� �� � % �������� ���� ���� �� 0���� ���� ��������� � ��� �������� �� ����� ���� ���� ������ ��� ����� �� ��� ����� ��� ����*��*���� ���� �� ���

%� F��� ��� �������� �� ��� ��/����. ��. ������� �� ����� �� ���������� ���. ��� ��� �� ���� �� �� �����

(� +�� ��� �������� �� ���� ��� ��� ������� +������� ��� �����* ���� � �� � � ��� ��� ����� ��� �� 0���� ��� �������� ����� �� � % �� ����

C� " �� �� ��� ������ ����� ����� ��� ��� ����� ���� �� ��� ���*�����. � ��� ��� �������� ���� � ���������� ���������� � ��� .�� � % ������ ����� ������ �� � �� ��� $�� , H %�

C�% � ����� ��� ����� � 6�������. �� ��� � ��� �/���� ������

����� ��� ���� ��� �� ��� �� �����.��

������

������

�������������

��

���� �� ��� ��� � �� ��� �� ��� ���� ��� ����� �����

E� 2�� ��� �� �� ,. �� ��� ��� 0���� ��� ����� ��� ����� ������ ������

@� - ���� ���� �� ��� ��� ��� �������� ��� ,�

A� +����� ��� �� �� ������� ��� �� ���� 0���� ��� ���� ��� ���� $��, H , T %. � ����� ��� ������� ���� ���� E ���� �� � ��� �� �������� �� �� ����� '��������. �� �� ���� B�

B� 2�� ��� �� ��� �� ��� ���� ���� :�������. ��� ��� ���� ������ ����� �� ��������. �� ����� �� ��� ������� ������� �� ������� E�E�

���� ������� �� ������� �� �� ���� ������ � ������� $%� ��� ������� ���������� � � ��� ���� �� ����� E�E�

)8%8�8� ���/ ��0� 0� ������2 �0��� ���� ���/�/�0� �> �����2

��� �� ������ �� ������� $% �� � ������ �� ������ E�@ � E�A. ����������� ����� ������ ��� ���� �5����� � ��� �� ��� �� � ����. � ��� �����*������� ���� ���� �������� �� ������ � ���� ��� ��� ������� ������� ���.

Page 80: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�C� $�������� �� �������� ������� @&

List the mixture compoundsaccording to relativeseparability (volatility)

Based on thermodynamicphase composition data,

calculate driving force curvesfor these splits

Identify the desired splits, interms of key compounds in

each split

Check for azeotropy in thebinary splits

Remove split k with thelargest driving force

Add split k to the columnsequence at the stream where

the key compounds exist

Mixture compounds

Thermodynamicmodel, or data

If yes, penalize this split witha factor to make it the lastsplit, otherwise continue

Set k = 1

Set K = k+1

Rank the splits by their size ofthe largest driving force

Repeat until all splitsare allocated

Identify keycompounds

Sequence ofdistillation columns

2����� E�EK 4 ��� ���� �� ��� ���� ���� �� ��� ���������� ������� � *������� $%��

Page 81: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

A) �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

����� % ���������� ��� ���� �������� ��� ���� ��� ����� � �� �� �/���������� �����. ���� ��� ���� ���� ���� �� ��� �� ��� ��������. ���� �� ����� ��� ����� �� ��� ���������� ��� �������� ��� �� ����� (. ���� �����C. � � ��� �� ����� ��� �� �������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ����������� �� ����� E�

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Dri

vin

g F

orc

e,

FD

i

Composition of light key compounds, Xi

Curve 1 12

= 5 (T1)

Curve 2 12

= 4 (T2)

Curve 3 12

= 3 (T3)

Curve 4 12

= 2 (T4)

2����� E�@K ������� ����� � ��� �������� �� ����������� ��� �5����� � ��� ������

T1

T2

T3

T4

2����� E�AK ����� ���� �������� ������������ �� ��� ������ ����� ��������� ����� E�@�

4� �� ����� ���� �����. ��� ��� ������ ����� ��� �� �� ��� �6�. �� ��� ����� ������ �� ���� �� ������ ��� ����� :�� ��� �� �� ��� ���� �� ���.

Page 82: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�C� $�������� �� �������� ������� A%

����� ��� ����� ������ ����� �/���. � ��� �� �� ��� :��� �� ��� �� ����.��� �� �� ��� ������ ������ � ���� �� ��� ������ �������� �� ������ ������ ��� �������� ��������. � �� ��� �� ���� ���� ��� ����� ������ ������� ����� :����. ��� ��� ������ �� ��������

��� ������� �� ����� �� ���*6�������� ��/������ � � 6�������� ��/������ �� ���� � ��� �������� ���. ��� �� ��� ������� �� � ��� 6�������� ���*��������. ����� ����� ������� �������� ������� ���� � ���� ���� �� �����1������. ���� ���� �� �� �� ���� �� �� � ���� ��� ����� ��� ������� �6������� � ��� �� �������� � ���� ��� ����� �� ����*��� �� ������������� ��������� ���� ������� $( �� ������� E�C�(��

� ��� ��� ��/���� �� ��� �� �� ������ ���� ���� ��������. ��� ������������ �� ���� ��� ��� ������� ���� �/�� � ������� �� � ��� ��� �����������. ��� ��� �������� �� ������� ������� �� ��� ����� �� ������� ������ ����� ����� �� � ��� �� �� � �� �� ��� ��� ����� 0�������� �� ��� �������� � ��� �������� �� ��� �� ���� �������� ���� ���������� �� ������� $%. ������� ���� ���� (�

- ������ ����� ���� �� �� �� ���������� �� ��� ������� ��� �������.������ ���������� ���� �� ���� ���� ����������� ���� ���������� $��������� ���������� ��� �� �� �� ���� �� ���� �� ��� "��������� �������� �� ��� ������. � �� ���� �� ���� ��� �� � ��� ����������������� �� ���� �� ���

� $���� ������������ ����� ����� ��� �6���� ������� ���� �������� �� ��

� +������ � ��� ��������� �������� ���� �� ������ �� ��

� "�������� �������� ���� �� ������ �� �. �� �������� ��� ��� ���/������� ����� ��

� "������� ��� �� ��� � �� ������� ���� �� ������ �� ��� ������ ���. �� ���� �� �������� ��� ��� �� ������������ � �� ��� ������������� �� ��� ���� ���� �� ��� ���������

��� ��� �� ���� �����

L��� �5����� �������� ���������� �� ��������. �� �� ������ � �� ��� ������ ������ ������ �� ������� ��� �� ����� � �������� ������ ��� ��������������� ���� 4�� �� ������ ����� �����. :������� ��������� �� ��������� � ���� �6�� 4� ����� ���� ������ �� �� ������ � �� ������� ��������� ���� � �������� ��������� �� ��� � �� ������� ������� ������������ � ����� ����. ����� � :������� ��������� �� ����� �������� ��������� �� ��������

$��� ������ �� �� � ����� �������� ������� �� ��� ��� �� ��. ��� ������ ��������� ����� ����� �������� ������� �� ��� ��� �� ���� ���� � E�%�

Page 83: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

A( �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

%� ������ �������� ����� �� ����� �� ��� �������� �����

(� #���������� ���������� ����� �� ������ ���� ���������� ����*���� �����������

C� #����� ��� �6���� �� ��� ����. ����. ��� ������ ����� �� ��� ���

� ��� ���� ����. ����� �������� ������� ������ ��������. ������������ ��� ����� �������� �� ��� ����� � �� ���� � ����. �� ������ ����������� ������� ��� � �� ������ �������� �� ����� ���� ��������� -��/�� � �� ��� ��� ����� ��� ������ ����� �� ������ ��� ������� ������������� �� ���� ���� �� ��� �������� �� ��� � ���*��� ��� ��������. ������ �� �������� �� ��� �� ����� �������� �������

������� ���� 1���� ���������������� ����� 6������� ����� ���� � ����������������� ����� �������� ����� "���� ������ �

���� ����7�/�������+���� �� ������� �������� ����� ����7�/������� �

�/���� ���� ��� ��������+����� �G���� �������� "������ ������� �

�������� ����� �����

�� � E�%K "���� ��������� ��� ����� �������� �������

)8%8�8� �/20��3� �0� 3� 2������0� 0� 3<���� ������0� �3���

��� ���� �� ���� ������� �� ��� �� ��� ����������� �� ��� ����� ������������������� ��� ����� �������� ���. ��� �� ������ ����� � ����� -������ �� ��� �������. �� ��� ���� ����������� � ��� ��� �������� ���� ������. ��� � ��� �������� ������ � ����� �� ��������� ��� ������� ��������� ����� � �� ������ ��� �� ����� �. � �� � ����� �������� ���� ��� ������� ������ � ������ ������ ��� ����� ������� �� ��������. � ��� ��� �� ��K

%� "� ��� �7�� ������� ���� ����������� � �� ��� ��/���� �� �������� ��� � ��� �������� ������ � ����� ��� �� � ���

(� " �� �� ��� ������ ������ �� ��� �������� �������� ���������� ���*������ � �� ������������ ������ ����� ������ �� ���� � ����������� �����

C� $����� ��� ����� � �� ������� "����� ��� ������ ����� ������ ��� ��� ��*���� �������� ����������. � ������� ���� �� ������� ����� ������������7�� �������

Page 84: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�C� $�������� �� �������� ������� AC

E� ������ ��� �� �������� ���� ��� ������� ������ � �/���� ������ ���������� ����� ���. ����� ������� �� ��� ������� �� ������

@� #� ��� ��� ��������� ���� ���� E ��� �����. �� ���� C�� "�������� ������� ������ �� �� ������ �� ����� �� ����� ��� ��������� � ������������ �� ��� ���������

���� ������� �� ��� �� �� ���� ������ ������� �� � ������� $(� ��� ������� �� �������� �� ��� ���� �� � ��� ���� �� ����� E�B�

��� ����� �� �� �������� ��������� � �� �� ���� ��� ��� ������������������ � ��� ������ � ������ � �� �����. �� ��� ������ �� ��� ������� ��� � �� � � �� �������. ��� �������� �� �� �������

Collect/generateknowledge/data on themixture to be separated

Databases with purecompound data

Databases with mixture data

Thermodynamic models

Databases with membranedata

Calculate driving forcediagrams for all sets of

data

Generate feasible hybridseparation schemes

Select the combination(s)to exhibit the largest

driving force

Evaluate and analyze thealternatives

Iterate, if noacceptable

solutions arefound, or moredata are to be

considered

Optimisation/simulation

Hybrid separationscheme

2����� E�BK 4 ��� ���� �� ��� ����� ��� ��� ��������� �� ����� ��������������� � ������� $(��

Page 85: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

AE �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

)8%8�8� ���/ ��0� 0� ������2 �0��� ���� 3<���� ������0� �3���

2����� E�D ������� ��� ��� ����� �5����� �������� ���������� �� ���*���� �� ��� ����� �������� �� ���� �� ���� ��� �5����� ������������������. � ������ ����� � ��� ��� ���� �� ��� ���� ����. �������*���� � �/������� ���� ����� � �� �� ����� �� ������� ��� �������� �� ���I)= %J ����������� ����. ��� ���� ��� �������� ���������� �� �������Z��� ���� ����� �� ������ �� ��� ����� �� ����� ������ � ������ �� ������������%� ����� ���� � ������������ (� #/������� ���� ���� � ������������C� #/������� ���� ����� � �� � �� ���� ���� ���������� ��� ���� ����������� ���� ����������� �/������ ��� ����� ������ �����. � ���� ������ �������� ����� E�� � ���� @ �� ��� �������. �� ��� �� ����� �� ����� ������������ �� ���� ���������. �� ���� �� ���� �� ��� ��� ��� �/����������� ���� �������� �������� � ��� ��� �/�� �� ��� ��� �� ���� �������*����� � ����� E�&. ��� :������� �/�������� ��� ������� ������ � ������ ��������� ��� �������� ������ �������� �� ����� E�D. �� ������ � �� � ����� ���� ���� ���� �� �� �� �� ��� ���� ����������� ����. � ����*������� ���� �� �� �� �� ��� ������ ����������� �����

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Extractive distillation

Distillation

Pervaporation

Driv

ing

For

ce, F

Di

Composition, xi

2����� E�DK ������� ����� ����� ��� �������� �������� ������ ��� ��*��� 6�������� ��/�����

-�� ���� ��� ������ ����� ������ �� ����� �������� ���� ��� ������������� � � ����� ����� �� ������ �� ��� ��������� ���� ��� ���� �� � �� ������� �� ������ �����������. ����� �������� �������� ���������� �/�������� ���� ������ ����� �������� �� ������ ������������ ��� �����. �������.�� ������ � ������� �� ��� ���� ����� ���� ����������� � ������� ����� � �� ����� ���� � ��� �������� �������� ����������� 2�� �/�� �.�� ���� ���� �� ��������. ������ ������ ����� ���� ���� ������������ �� �������. �� �� �� � ����������� ��� �������� �� �������

Page 86: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�C� $�������� �� �������� ������� A@

Dis

tilla

tion

Pervaporation

2����� E�&K 1���� �������� ������ ��� ��� �������� �� 6�������� ��/�������� ��/���� �������� �� ����� E�D��

�� ������ ������� ���� ���� �� ����� � ������ � . � ���� ������ ���� ����� �������� ����������� 2����� ��� �� ������� ��������� �� ������� � �� ������. � ��� ���� ��� �� ����� ������� �� ������� ����������� �� ������� �� ������ ��

L��� � �� ���� ��� ������ ����� ���� ��� ����� ��/���� ���� �� ���� �. � �� ��� ��� �� �/������� ���� ���� �� ����� E�D. ��� ���������������� �� � �� �� �� �� ���� ���� ����� � ���� �� ��� ������ ���� ���� �� �� �� �� �� ��� ������ �����. � ��� ���� ������ �� ��� ������������� �� ���� �� ��� �� ��� ����� ��/����� ��� �� ����� ������������ ��� ������ ����� �� �� ���� ���� �����

��� H ��� � ��� �E�@�

�����.

��� H��

%��

� ���E�A�

��� H��

%��

� ���E�B�

� ������� E�A � E�B. ��� ��������� �� �� ��� ��� �� ����� �� �����/�����

� ���� ������ �� ��� ��������� �� ����� �������� �������. ��� ���� ��*���� �� ������ ����� ������ ��� �������� �������� ���������� ��� ��� ���� ��������� �� ����� � ���������. � ����� ���� ��� ����� �����������

)8%8�8% ������2 �0��� ���/<� ���� 0� ��0�����

L��� ���������� �������� �������� ���������� ���� � �������� ��5����� ����� �� ���� ���� �� ����� �������� ������. ��� ������ �����

Page 87: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

AA �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

����� ��� �������� �� ��� ������ �� ����� �� ����������� ������. � �� �� � * ������ �� ����� E�D� � ���� ����. ��� ������ ����� ������ �� �� �5��������� ���� ��� ��� ������ � �� ���������� �� �� ���� �� �� ���. ��� � �� ������������� ���������� ������ ������ �� ���������� �� ����� ������������ �� *���� ������ ��� ��������� �� � E�( ����� ��� �� �������� ��������������� �� �� �� ����� �������� �������. ����� ��� ������� ������� ����*��� ��� ������ ������� �� ����� ��� ��� ���������� ��� ��������� �� �� ���� ������ ��� ������ ����� ������� 6����� � ��� ����� �� ��������.��� ������ ����� �� �������� �� ����������� � ������� E�% �� �� ��� ���� ��� ��� � ��5����� ����� �� ������ ������. �������. �� �/��� ��� �5������������� ����������. ����� ��� ���� �� �������� �� �� �� �� ��� �� ����������� �������� ������������� ��� �������� ��������� �� �� ��� �� ������ �������� �� ������� ��������� 2�� ��� ����� �� ����� �� ���*����� ����������. ��� ���������� �� �� �������� � �������� �� ������ ����� �������� ���������. ���� �� ������ ������� ������ ����� �/���� ��� �� �� �������� ��������� ��� ������� ��/����� � ���� �� ������ ��������� ��������� �� �������� ����������. �������. ���� ������ ��� ���� �����. �� ����. ���� ������� ��� �5������� �� ����� �������� ���������� ���������

���� H�� � ��

���E�D�

� ������� E�D. �� � �� �� ���� ������� ���������� �� �������� � ��. �� ��� ��/���� �� �� ������. ����� �� �� �� �� �� ��� �� ���� ���*����� ������������� - �� ���� �������� ��. ��� �/�� �. ���� ��� ��� �������� ���� ����� >��� � ��� ��� ��� �������� ��� ���� � ��� ���� ��� ���������. � ���� ���� �� ��� �������� � ��� �������� ��������� ��� ���� ��/����. ������ ��� �5������� �� �� �� L � �� ��� ��� ������ �������������� �� ��� ������ � ��� �������� ���������. ������ ����� �������� �� �� �����

��� �������� ������ �����. ����. �� ��� ����� � ������ � �� ��� ���*��� ����� � ���� �� ������� E�%. ���. � ��������� ��� ��� ������ ���������� �� ������ �� �5����� �� ��� 2����� E�%) ���� ����� ��� ����������� �5����� ��������*��� ������ ������ � ���� �� ������� E�D� ��5��*���� �� �� � �� ��� �� �� �� � �������� ��������� �� �5����� ����������������. �� �� L � �� ��� �� �� �� �� �5����� �������� ����������.������ ���� �������� � �����������. � �� � �� ���� ����� �5��*���� �� �/� ���� �� ����� �������

��� � ���� �� ������������ �����

"������ ��� �������� ����� ����� ��/���� �� �� �� ������ �� ���� ������ ���� ������� ������ ������ ������������� ��� ����� �� ��� ���� ������ ��� �� ������� ���� ��� ����� � ���� ��� ��� ����������� �� ���� ��

Page 88: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� AB

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Difference in melting point

Difference in Van der Waal volume

Difference in molar volume

Driv

ing

For

ce, P

FD

i

Composition of the light key compound, xi

2����� E�%)K �������� ������ ����� ����� ��� �������� �������� ��������� �� ������ �����������

���� '������� #������ "������ F�������������� ���� F��� �5������ ��

�� �� ���-6�������

;������ F��� �5������ ����6�7�� ���

F�� :�/

"���� ������ F��� �5������ ���� ���� �����

#������� ��/�����

#/������� $� ���� �����6��������. ��������������. �������� �� �� ���

$���� � �� ����� �;$-�

�� � E�(K "���� ���� ��������� �� ����� �������� ��������

��� ��� ������ �� �����. ��� � �� ������. ��:�/ ����� ��� ������ � ����� ����� ����� ���� �� �� ����� �������� �� ��� � ����� � �� ���������� ��� �/�� � ���� ���� ������. �� ��� ;�"��*���� � ����� �� �������� ������� ���� ���� $��� � 1�� �� �%&&D��� $���� ���� ���� �� ���������� ��������� �������. �� �� ����� � �� �������� ��� � ��� �� ����� ��������� �� ������������ �� ������� �� ����� �� ����� �� ���������

� ���� ������� ��� ������ ����� ������ �� ���� �� �� �� ��� ������� ���� ���� �� ����� ��� ��0������ �� ������ ����� ��� ����� �� ������� ��� ���� ���� �� ��� �� ������ � ��� �/���� ������ �����. ������� �6� ��� ����� ������ � �� �� ��� ������ ����� ����� ���� ���� � ����� ������ �� ��� ���� ��� ��� ����������� �� �������� ���� ������ ��� ����� ���� ��. ����� �� ���� ������� �� �������� �� ���������� ��� ������ � ��� ��6� �� ��� �/���� ������ �����. �� � �. � ���������

Page 89: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

AD �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

���� �� � � �� �� �� �� ��� ��� ���� ������ � ��� ��:�/ �����-� ����. ��� ������ �� �� �� �� ��� ���� � ���� ���� �� ��� ���� ���

��� � ��� �������. ����� �� ������ � O���*���O. �� ����� ��� ������������ � �������� �� �/� ��� �� ��� � -�������. ������ ����� ����*�� ��� ���� ����� �6� �� ������� �� ��������� ����� ���� �5����� ������� ���� �/ ���� ���� �� ���� � �� � ������� ���� ���� �� �����

�� ������ �" ������ ������������ �������

��� ������� ����� ��� ��� ����� �� ���� � ���� ���� �� ��� �� ��� �����* ���� �. ���� ��� �� ������ ����� ����. ����� ��� ������ ����� ��*����� ��� ����� � ���� ����������� �� � ���� � �������� �� ������������- ������ ����� ���� �������� ���� ��� ���� ���� ����� �������� ��� ������ �� ����� E�%%�

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

FX

FX'

Pinch point

Slope correpondingto RR > RR

min

Slope correponding to RR

min

BA

D'

DY

DX

D

Driv

ing

For

ce, F

Di

Light compound composition, xi

2����� E�%%K ������� ����� ���� ���� � �������� �� ��� ���� ���� ��������������

)8)8�8� �/20��3� �0� ���2� 0� ���/� ���//��0� �0/ ��

"������ ��� ����� ���� �� ���� �.

.� �� � ������� � �� ������� ��� �� ����� �� � �� ������������� ���� � ���� � 9��� � ��� ����� 3���� �� ��� � ��� � � � ������4 ���� ���� ������ ��� ��� ���� ����� ��%�� ������ ��:����� ����� ����� ��������� ;

Page 90: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� A&

��� �� ����� ���� ��� ��� �� ����� �����K

%� ,������ �� �������� ���� ����. ��� �����* ���� � ��� ��� ��*��� ������� 2�� �� ����������� ������. �� ��� ��� ��� ��� ���*����� �� ���� ��� U�� ��U � ��� ���� � ��� ����� ��� ��/�����

(� "������ ��� ����� ������� E�% � � �� ��� � �������� �� ��. ������ �� ��� ���� ��� ��������

C� ������ ��� ������ � � �� ������� � �� ����� ������� E�E��

E� 2�� ����� ������ �� �����. � . �������� ��� ��� ����. �� ������ H ��������

-����� ����� ��� ���� � �� ��� ��������� �������� ��� ��� ��*��������� �� ��� ��� ���� ������ �� ���� �� � ���� ��� ��������� ����������� ��� ��� ��/���� �� � ���. �� ��� ����� ������ ������������ �� �� ���*���� �������� ��� ��������� ���� ����� ����� ����� ����� ����� ��� �� ��� ��� �� �� � E�C� ��� ����� �� ����� �� ��������� ���� ���� �� ������

@� � �������� % �� �������� ( �� �� � E�C �� ������ �� �� ���� A� '������������ ��� �� �� ���� B��

A� � �������� % �� ������. �� �� A�%. � �� �� �� A�(�

A�% � �������� %- �� ������. ���� �� ���� �� ������� @ � %)W ���� ��� �� ����# �� �������� %. �� ������. ���� �� ���� �� ������� @ � %)W��� �� ��� �� ����

A�( � �������� (- �� ������. ���� �� ���� �� %)W ����# ��. �� �������� (. �� ������. ���� �� ���� �� @W ����# ��. �� �������� (/ �� ������. ���� �� ���� �� @W ���# ��. �� �������� () �� ������. ���� �� ���� �� %)W ��

� �� � �� ��� ��� ���� ������� �� ���� ���� � � ���� ���� ��� � �� *������ ��� ������� �� � � ��� �� � �� �� � ����� ��� ������� ���������� ����� �� ���������. ��������� �� �� �� ���� ��� ������ �� ����� �� ����� ���. � � ��� � �� �� �� �� ��*� �� �� ��� ��� � �� �� � . � �� ��� ���*����� �� ����� � ���� ���� ������ �� �����. ��� � �� �� �� �� �� ������� ������� ����� � ��� 6�������� �� ������� �� ��� ����� ��/����. ���� �������� ��� ���� �� ��:���� �� ��� ������ �� ��� ����� ������� ' ��. �� ��� ��� ������ ������������ �� ����� �. ���� ��� ������ ��� �����/������ ����� ����� ������� ��� �� ������ ������ ��� ������ ����� �� 6�����

Q��� �. ���� ��� � ��� �� � . �� . ������ �������� �' � �� � ����������� �������. �. ��� ����� �� ���� ���� �� ��� �� �� ������ �������

Page 91: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

B) �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

�0����0� �

� ����� 0 )�D � �� 0 )�B

�� ����� 0 )�D � �� + )�C

�0����0� �

���������������

0 )�)% � �� 0 )�B

����������������

0 )�% � �� 0 )�B

����������������

+ )�% � �� + )�C

���������������

+ )�)% � �� + )�C

�� � E�CK "�������� �� ���� ���� �� ��� ��� � ������� ��� ������� �� ��� ����� �� �� ��� �� �� ��� ����� ���������

�������� ���� ����7�����������. �� ������� � ��� �� ����� �� ������ �� *��� � ��������� 2�� ��� ���� ���� ��� . �������. �� �� ��� �� �� ������ �������� ��� ��� ��:�/ ���� ������ �� �� �� � �� ��� � ���������� ��� ����� �������� �� ����� �� ���������. � ��� �� ��:�/ ����� ������ �� ���� ��� � ����� �� �� ���� ������ 2�� ������� ������ ����*����. ��� �� ����� �������� ����� �� ��� ��� ��� ��� ����������� �� �� .� � ���

B� � ��� ������ ������������ �� �����. ���� ��� ������ ' � �� �����*���� ��� � ���� �� ��� ���� '� � ��� ��������� ��� ����������������� �� �������

D� "����� � �� �� � H �������� �� ���� ��� ����� �� ������������. ��

���� ����� E�%%�� ��� ��� �������� ���� ��� ��� ���������� � ����������������� � �������� ��� ������ �� � ��� �� ��� ��� �� � �� ���;�"��*���� � ������

��� ������� �������� ���� �� ���� ������ �� ������� �� � ������� �%���� ������� �� �������� � � ��� ���� �� ����� E�%(�

)8)8�8� ���/ ��0� ��� �0���� 0� 3� �/20��3� �0� ���2� 0����/� �0/ ��

2����� E�%C � ������� ��� ��� ������ ����� ���� �� ��� �6� �� ��� ����� �� ���� � ���� ���� �� ��� � ������� ����. �� ���� �� ����� ��� �/���������� �����. � ������ � ��� ��� ���������� ������� ��� �� ���� ���������� ��� �/���� ������ �����. �� �� ����� �� ���� ��� ��� ���� ������.�� �

Page 92: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� B%

Generate or retrieve vapour-liquid data for the binary

mixture

Compute FD i and plot adriving force diagram

Determine N F by

NF = N(1-Dx)

If product specifications aregiven, locate A and B,determine slopes of

AD and BD

Mixture compounds

If scaling factors arerequired, apply them

Give number of stages, N

Identify points D and Dx

Repeat for anotherN, if desired

For multi componentmixtures, select the two key

components to define the‘split’

Thermodynamicmodel, or data

Choose a C = RR/RR min tofind D’, draw the actual

operating lines

Distillation columndesign

2����� E�%(K 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �������� ������� � ���� ���� �� ���� � ������� �%��

Page 93: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

B( �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

II

I

B

A

NF

A

B

Dx

I

II

D D’

2����� E�%CK �������� �� ��� ��� ������ ����� ���� �� �� �� ��� ���� * ���� �� ��� ������

��� ������ ����� ����� �������� ����. �������� ��� �� ��� ��� � �� �� ���� �� ��� �� ���� �������� �� ��� �/���� ������ �����. ����� ��. ������� ���� ���� ����� �� ��� ���� ���� �� ��� ���������� �� ������� ���� ��� �� ��� �������� ���� ������� �� ����� �� ��� �������� ������� �������*������ ��� ���� ��� ���� ���������� �� �/� ��� �� ��� �� ����� ����� ��� ������ �� ������� ��� �

"��������� ��� ������ ' � � ���� ����� E�%%� � ������ ������������ ���������� ������������ ��� ��� ���� �� � ������ ������� �� ��� ���� ������ ���� ���������� �� -������� �� ��� ������ ����� �����. ��� �������������������� ���� ��� ��� ���������� � ��������� �������� ���� ��������� �� ��� ��� ����� ����������� � ����� � ��� ������ ���� ��/���� ������������ ��� �/���� ������ ����� � �� ��� ������� ��:�/ ���� ��� � � ������ ��:�/ ��������. ��� ��� �������� ���� ���� ��� � ��� ��� �� 6�������� � �� ��� ;�"��*���� � ������� � ��� ��� ��� �� �� ��� ����� ���� ������� ���� ���� � ������� ��� ������ �� � ��. ������ � �

�� ����� E�%%� �� ������� � �������� ���. ��� � �� ������� ����������� ���� ��� ������ �� �� �� ��� �*/�� �� �������� �� ��� �����* ���� �� ���� �� ���

�� H�����

% T������ � %��E�&�

- ����� �� ������������ �� ��� ��� �� ���� ���� ������ ��:�/ ���� ��� ���� ����� ���� ��� � ����� �� ������������ �� ��� ����� ������ ���� ������:�/ ���� ��� ������ ����� ����� ��� ��� �� ��� �� �� ���� �� �'� �

Page 94: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� BC

��' �� ����� E�%% �� ��� ����� ��� ����� ����� ��������� ���� �������� ���� ������������ �� ��� ��� ������ �� �������� 2�� ���� �����. ���� ������������� �������� ��� ����� �������� ����� � ����� ������ ������������ ���� �/���� ��� ������ ������ $���� ��� ��� ��:�/ ���� �� ���������� �� ��� ������� ��:�/ ����. ��� ���� �� ������ ����� �� ���� ������� ��� ���� �� ��� ������ �� ������������ ������������ �� ��� �/���� ��� ����������� ���� ��� ��:�/ ���� ����� ����� 0 �� 0 �������� ���� ������������ �� ���� �� ��� �� ��� �������� Q��� ��� ������ �� ��� ��� ����� ������ �� ��������� ��� ������������ ��:�/ �� ����� � ����� � ������������������ ��� ������ �� � �����

��� ������ �" ������� ������������ �������

������ �� ���� ���� �� ���� ��� �� ��� ������ ����� ������. �� ��� ��*��� �� ���� � ������������� ��� ������� �� ��� �/���� ������ ����� �*��� �� ��� ������ ��������. �� �� �� �� �� �� ��� ����� �� ���� ������ ���� �� ���� ���� �/ �������� ����� ���� �� ���� ������� �� ��� ������ ���������� � ��������� ��������. ����� ��� ��� �������� �� ���*���. � ��� ������� ������� �. �� ��� � ��� ������� �������� ������� � �� �� ������� ��� ��� �������� �� �� �� ��� � ��� ���� � ���*������� ���� ���� �� ���. ����� �� �� � ��� �������� ��� ���� ��� ��� ��������� ����� ������ �� ��� ���������� � ��� ��������� ��������

������� ����� ��� ����� ������ ��� ����� �� �� ���� ���� ��� ���*���� ��������. �� ������� E�E�(�% �� ��. � ��� ��� ����� �� ����� � ���� ��� ���� �� ������� E�B�

)8)8�8� �0/ �� :�3 ���5���:

- ����� ��� ��� ����� �� ���� ���� �� ���� ���� ���*�� �� ������� ��� ��� �� ��� ������ ����� ������� ��� ������� �� �� ������ �� ��� ������� �� ������ ������� �� ������ ����� ��� ���� ��� ����������� � ������ ������ "� ���� ���� ����� ������� �� ��� � ��� ��� ������ �������� �� ��/����� ���� ����� �� ���� ��������� $�. ��� �� ������� ��� �� ��� ����� ��� �������� ��� ����. �� ��� ���*�� ������� ������� ��� ��������. ��� ������ ����� ����� ��� �� �� �������. ��� ������ ����� ��� �� ���� ��� � ��� ���������� ��� �-�. � ������ ��� ��� �������� ��� �� ��� ���������� ��� � ��� ���� ��� �.�� ����� ��� ������� ������� �� O�����O ������ ����� ���� ����� ����� ��� ���� ��� ����� ��� ������ � ���� �� � ����. ��� ���� ���� �� �� ������ ��� �� ���� ��6���� ��� �/���� ������ �����. �� ��� ��� ����� ���� �-� � �.�� ��� �������� ��� ������� � �� �� �� ���������� ��� ������� ����� ��� ��� ������ ����� ���� ���� ����. ���� ���� �-�. �� ��� ������� � ��. ��� ��� ������������� ��� ���� ��� ������� � ��� ���������� ��� �������. � ������*�� �� �� �� ��� ��� ����. � ���� ����� 1���� ���� ���� ���. ������ ������ ����� ����� �� ������� �� ���� ��� ����� ���� �� ���

Page 95: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

BE �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

�� ��� ��� ��� ����� ��������� � � ��� � � ������ � �� ��� �� ����� ������ ������ ����� ����� ���� ��� �� ��� �� ������ (�� -� ���� ����� �������� ���� ��� ������� �� ������ %� ���� ���� � �������� ��� ����������������� ��� �*/�� �� ���� ��*�� � �� �� ��� I)= %J ����������� �����

)8)8�8� �/20��3� �0� 3� ���2� 0� ���//��0� �0/ �� :�3 ���5���:

�� �� �� ��� ����� ���� �� ��� ��� ���� ���� �� ��� ���� ����� �����������*�� �� ����. ��� �� ����� ������� �� �������� ��� ������� ��*������ ��� ������ ����� ����� ������� ��� ��� ���� �� ����� ��� ���*������ ��� ������� ���� ��������� ��� ������ �� ��� ��� ����. � �� � ��� ���*�� ���� � ��� ������� ��:�/ ����� ��� ������� �� ��� �������K

%� F��� ��� ����� ��� �������� ������� �� ����� ��� ��� �������Q�� % �� ��� ������� ��� ���Q�� ( �� ��� ���������� ��� ���Q�� C �� ��� ������� ��� ���

(� ,������ �� �������� ����� ���� ���� ����������� � ��� ��������% � (. � ��� �������� ( � C�

C� "���� �� ������� Q�� % � Q�� (. �� Q�� ( � Q�� C ���� �6������� � ��K �� �� ���� E. ���������. �� ���K $����

E� " �� �� � � �� ��� �� ������ ����� ����� ������������ �� ����� ���� �� ����� ���� ���� ����������� ��

@� ��������� ����� �� ��� �� � ��� �/������ ��� ���� ������ ������

A� "������� ��� �� ��� ������� ��

A�% � ��� ����� ������ ����� ������ ������� �������� ��� % � (.���� ��� ��� ���� �� ������� ��� ��� � ��� ���*�� �� ����� ����

A�( # ��. �� ��� ����� ������ ����� ������ ������� �������� ��� (� C. ���� ��� ��� ���� �� ������� ��� ������ � ��� ���*���� ��� �� ����

B� ,��� ��� ������ �� � ���. � . �� ��� �� ����

D� ,������ ��� 0���� ������ ����� ����� ���� ��� ��� ����� ��� ����������� �� �������

D�% � ��� ��� �� �������� ������� ��� ��� � ��� ���*��. ���� ��������� ����� ������ ���� �� 0���� ���� ��� ��� ����� ����������� �� �� ��� ��� �� ��� �� ����

Page 96: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� B@

D�( # ��. �� ��� ��� �� �������� ������� ��� ������ � ��� ���*��.���� ��� ������ ����� ������ ���� �� 0���� ���� ��� ��� ����������� ����� �� �� ��� ������ �� ��� �� ����

&� " �� �� ��� ������� ��:�/ ���� ������� �� ��� �� ����

%)� ,��� ������������ �� ��� �������� Q��� ��� ��� ��6� �� ��� ���*������ �� ���������� ���� ��� ���� ��� � ��� �� ��� �� ����

%%� 2��� ��� 0���� ������ ����� �����. �������� ��� ��� ������� ���������� ��� ���*�� ����. ���

%%�% F���� ��� ����� ��. ����� ��� ��� ������ ����� ������ ����������

%%�( " �� �� ��� ��� ������� �������� �� ��� ���*�� ���� ������ H ��������

%(� 2��� ��� ����� ������ ����� � �� ��� �/������ ��� ����� ������ �����. ���� ��� ��� ������� ��� ���� �������

%(�% F���� ��� ����� ��. ��� �������� �� ��� �*/�� ������������ ����� ����� ������ ������

%(�( � ��� ��� �� �������� ���� ��� ���*��. ���� � �� �� ������ ������� ��� ���� ���� �� H ��������� �Q��� �� �� �������� �� � ������ ����� �� �� � �� ����� �� ��� ���������

%(�C # ��. �� ��� ��� �� �������� �� �� ��� ���*��. ���� � �� ����� ��� ������� ��� ���� ���� �� H �� T �������������

��� ������� �������� ���� �� �� ���� ������ ������� �� � ������� �(���� ������� �� �������� � � ��� ���� �� ����� E�%E�

)8)8�8% ���/ ��0� 0� 3� �/20��3� �0� 3� ���2� 0� �0/ �� :�3���5���:

��� ������� �� � ������ �� ����� E�%@. ����� ��� ������� �/���� ����������� �� ������� ��� ���������� � ��� ���� ��� ��������. � O�����O������ ����� ����� �� ���� �������� � ��� ��� ������� �/���� ����������� ���� �� ������� ��� ���� ��� � ��� ���������� ��� ��������.��� ������������ �� ��� ��� ������ ��� ��� ���� � ��� ���� ���� �� �������������� �� � ��*/���. � ��� ���*�� ���� ��� ��� ���� �� �� ������ ����� ��� ���*�� ���� �� ���� � ��� �� ���� ������ ����� ��������������� ���� � ��. ����� �� ���������� �� ����� �� �� ����� E�%@��-���� ��� ������ �� ��� ���*��. ��� ��� ���� �� ����� ���� �� ��� ����� ���� �� ��� O������ O ������ ����� ���� ��� ��� ����� ���� �%� �� �(�.� � ������ �� ����� E�%@� ��� � �� ���� �� ��� ��� �������� �� ��� ������� ���� ��:��� ��� ������ �� ����� ����� ���� �������� ���� � ��. ����������� ������ ��� ����� �� � ��� ���*�� �� �� ��� ��� �� ����� E�%@�. ����� �������� � ��� ���*��. ��������� ��� �� ���� ������ ������� ������*�� ���� � ��� ��� ���� �� ��� ��������

Page 97: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

BA �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

Generate or retrieve vapour-liquid data for the 2 binary

mixtures

Compute and plot 2 drivingforce diagrams (A & B),

identify D and D x in A and B

Merge the driving forcediagrams, such that the feedis introduced above the side-

draw

Mixture compounds

Give number of stages, N

Check which curve has thelargest maximum drivingforce. This is denoted A

For mixtures with more than 3compounds, select the 2 setsof binary key compoundss to

define the ‘splits’

Thermodynamicmodel, or data

Distillation columndesign

Check for azeotropes.If they exist, stop!

If A is between the twolighter key compounds,

follow this route

If A is between the twoheavier key compounds,

follow this route

Determine N S by

NS = N(1-DS)

Merge the driving forcediagrams, such that the feedis introduced below the side-

draw

Identify point D S in the mergeddiagram

Identify point D x in diagram A

Determine NF by

NF = NS(1-Dx)

If A is between the twolighter key compounds,

follow this route

If A is between the twoheavier key compounds,

follow this route

Determine N F by

NF = NS+(N-NS)(1-Dx)

2����� E�%EK 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �������� ������� ���� �� ���� ���� ���*��� � ������� �(��

��� ������ �" ����� � ������������ �������

��� ��0������ �� ��� ����� ��� ��� ���� �� �� �������� ����� �������� ������� ���� ���� �� ���� ��� �� ���� � � ��� �� ��� � ���� �

Page 98: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� BB

2����� E�%@K #/�� � �� ��� ������ ����� ���� ��� ��� ����� �� ���� ������ ���� ���� ���*����

�� ��� ������� ������ �� ��� ���*������� ���� ���� ����� ������ ����� �� � ����. ��� ����� �� ��� �� ��� ������� ������� ��?���6*"��������� ���. %&&B�. ����� ��������� � ������ ��� �������� � ���� �/��� �� ������������ � �� ���� ���� ��� ���� ������� ��� ��� ��� � �� ���� �� ������������� �������. ����� �� �� ������ �� ������ �� ����� �� ��/���� ���*������ ���������. �� ���� �� ������ � ������ ������ �����. ��� ����������� ������ ��. �� ���� ���� ���� �/���� �� ��� �� ������� ��������

)8)8%8� ������� ��/���� ��� �> �/���� � �0����0�

� ��� ����� �� ������� ���� ���� �� ���� �������� ���� ���� ������ ���*������. ��� ���������� �� ��� ������ *������ ���� ������ ���1� �� � ��*������ ����� � ���� ������ ��� ������� ������� ��?���6*"������� �� ���. %&&B�.

Page 99: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

BD �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

�� ��� � ��� ��� �� ����������� ��1 ���� �� �� �� ��������� ���� ���� ���� ������ ���� �� ��� ������� ��/���� �� ������� ������ �� �� ������������� ��� �������� � ��� ������� ��� ������. ��� ��1 ���� ���� �� �� �� ���������� ��� ,���� ������ �� ��� ������� �������

���!� � H

�� ��

�����

� 2 � �E�%)�

$��0��� �� ��� ; ����������K

�� ��

�����

'��� �� � .� H) 0 H % (���; �E�%%�

1��� !� � �� ��� ��� ,���� ������ �� ������ ��������� �� ������� ��� ������ #������ E�%% ���������� ��� ( ��������� ������� ��� � *����. ���� ��� �������� '�� ����� ��� ������ �� ����� ��� ������� �������������� � �� ������� �� �� ��� � �� ��� �� ����� �� ���� ��������� ��������������� �� �� �� ������ ������� ��� F����� �� ��� ��� ����� ���� �������� �� ���� ������� ��� ,���� ���� ������ � ��� F����� �� ��� ���� �� �/*� ���� ��� ������ ����� �� �� ����� ��?���6*"������� �� ���. %&&B�� ����. �� � ���������� ����������� ���������� �� ������ � ���� ����� ������ �� ������ �� ����� �� .. ��� ��������� ����������� ������. � ��� ���*��������� ������� ������� ������ ���� �?���6*"������� �� ��� �%&&B��� ������������� ���� ��� ������ ���� ���� ������ �� �� ��� �� ����� ���������� ���� ����� ���������. ��� ���� ��� ������ ����� ������ � �*������ �� ��� ��/� ��������

- � ���� �/�� � �� ������� ���� ���� �� ��� ��������� �� ;���� ����*4��� #���� �;�4#�� ��� ������� � �� � ��� ������� ������������ ������� �� ������� E�%(�

(3 �- &4T ��" 3 3�(��1'T� � '�

�E�%(�

��� ������� ������������ ��� ���� ������ �� ����� �� �� �� �� � E�E�

�&5�&" ) ��" 3 3 (3 �- &4 (��1�6 �676 �6�7�6

14353 ' % ) %� ) % %

�� � E�EK $������������ ��� ��� ������� ;�4# ������ �� ����� �� ��������� ������� �

Page 100: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� B&

)8)8%8� ���2� 0� ������� ���//��0� �0/ �� 3�0 23 3� ������2�0��� ����0��3

$���� ������� ���� ������ ����� �� ��� ���� �� ������ �� ���� ������ ������� ���� ������. �� ����� ��� � ������� ���� ����������� 8�

! ��� ���*��������� ���� ������ ����� ����������� 8 "

! . � ���� ����� - ����������� ������ ���� � �� ���������� � ����� �� ��� ������� ���� ������ ���������� 8�

! � � 8 "! � �� ��� ���� � ����� ������� ������������ ��*

��� ��� ����� ��� ������� ���� ������ ����� �� ���� ���������� �� �������� ���������� �� ������� ���� � ������� -� �/�� � �� ������� ���� ����������� �� ����� �� ����� E�%B�

$���� ��� ����� ������� �� � �/������� �� ��� ����� ��� ���� � ���� * ���� �� ����. �� ��� �� ������� �������. ��� ������ ����� ��� ������������� �� ������� E�%� �� ��������� ���� �� ����� �� ������� �

� ��� H 8 "

� �8�� H

8�� �

���

% T8�� ����� � %�

�8�� �E�%C�

��� ������� �� �������� � ��� �/���� ������ �����. ��� �� ��� ��� �� ������� E�%C. �� ���� ��� ���� ��� �/������� �� ��� ����� ����� ��� ���*������� ������� �� ������� ���� ���� �� ����� ��� ������ �� ��� �/���������� ����� �� �� ������ ���� ��� �������� �� ��� ������ ����� ��� ���� ������� �� ��� ���� ������� ������������ ��� �������� ���� ������� ��8�

� . ��� ������� � �� �� ���� �� ����� �� ��� �� ����� ��������

*� ���

*8��

H����

�%�8�� �8�

� �����

�� % �E�%E�

��� ������ ����� ����� ����� ��� ������� �� �� � ���*������� ���� *����� ������� �������� ��� � ��� ����� �����* ���� �������� �� �� � �.� ��� ���� �� U��������U ���� ����� ������� ������������� ��� ��� ������ ������� � ���� �� ������ ��� ������ ����� ������ �� ��� �� ��� ����*��� � �� �������� ������� ��� ��� �������� �������� �� Q��� ��� ���������� ��� ������ ����� ���� �� � ����������� ��� �/���� �� ��������� ��� ������� ����. � ���������. �� �� �� �� �� �� ��� ����� �� ����������� ���� �� �����

)8)8%8% �/20��3� �0� ���2� 0� ������� ���//��0� �0/ ��

��� ��0������ �� ��� ����� �������� ���� �� �� �� �� ��� ����� ���� �� ���������� ���� ���� �� ����. �� ��� ���� ������� ��� ��� ������. � � ������ ���� ������ ��� ����� ��������� ��� ������� ������� ���� �� ������ ����� �� ������� ���� ���� �� ����. ��� ����� ��� �� ������� �������������� �� �� �/������ �� ����� �� ����� ��� �� ������� � 1���� ���������������� ���� ��� ������������ ����� ���� ������� ���� ������������. ������ ����� ���� �� ������� � ���� � �� ������� � ����������� ����� �������� ��� ������� ��:�/ ���� � ��� ���� ������ ���

Page 101: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

D) �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

������� ���� ���� �� ��� �� ������� - ���������� �� ��� ������ �������� ������� ���� ���� ����� ������� �� ����� �� ��K

%� "���� �� ��� ������� �������� �� �� �/� ���� �� ��� ���� �� ���������� ������� � ���� �������� � ���. �� �� ���� (. ��������� �����

(� ,������ �� �������� �����* ���� ������� � � ��� ����� �����������������

C� " �� �� ��� ������������ ������� ������ ����� �����

E� ������ ��� �� �� �������� �� ��� ������ ����� �����

E�% +��� � ��� �*/�� ������� �. �� ��� ��� �� �� �������� ��������� I)= %J ����������� �����

@� ��������� �� ������� ��� �������� �� ��� ���. ��

A� ������ ��� ������ � � ���

A�% ��������� �� ���� �� H ��������

A�( ,��� ��� ������ ������������ � ���� ��� ������ ' � �� ��*������� ��� � ���� �� ��� ���� '� � ��� ��������� ��� �����*������� ������

��� ������� �������� ���� �� �� ���� ������ ������� �� � ������� �C���� ������� �� �������� � � ��� ���� �� ����� E�%A�

)8)8%8) ���/ ��0� ��� �0���� 0� 3� �/20��3� �0� 3� ���2�0� ������� ���//��0� �0/ ��

2������ E�%B. E�%D � E�%& � ������ ��� �������� ����� �� ��� ������ �������� ������� ��� ��� ����� �� ������� ���� ���� �� ����� -� ����. ��������* ���� � �� ������� �� ��� ������� ����. ���� ��������� ���� ������ ����� ����� ��� ���� �� �������� �� �������. � ��� ����� ���� �������� ������ ���� ���� �� ��������� � �� �� ������6� ��� �����*�� � �*/�� �� ����� E�%& �� �� � �� �� ��� ��� ���� ������ �������� ������������ �� ��. ����� ��� � ��� �� �� � �� ����� � ��� � �� ���� ����:�/ ����� ���� �� �������� �� ��� ���� �� ��� ��������� �������������� �� ����� E�%D��

���� ���� � ����� �� ���� ��� ��� �� ����� � ��� ��� ��� ����� �� ��*����� ���� ���� �� ����� 1������. ������� ���� ���� �� ���� �� ���� �/��������� ����� ���� ������� � �������� ��� � ��. � ��� ������ ���������� ���� �� ���� ���� ������� ���������. ���� ������� �� ��� ������� ��� �� ��� ���. ����� ������ ����������. ��� ��� ����������� ���������� �������� ���� �5����� �� ���. ��� �������� �� ��� �/���� �� ���*���� �� ��� ������ �� ������� �����. ���� �� �� �������� ������� 1������.���� ������� ������� ���� � ����� �� ����� ��� ��� ������ � ��� ������� �� ��� �������� ���� �� ��� �� �������� �� ������ ��� ������������� �� ����� �� ������ ����������� � ��������

Page 102: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� D%

Generate or retrieve vapour-liquid data for the binary

mixture

Compute FD i and plot adriving force element diagram

Determine N F by

NF = N(1-Dx)

If product specifications aregiven, locate A and B,determine slopes of

AD and BD

Mixture compounds

Give number of stages, N

Identify points D and D x

Check if the reactive systemcan be described by only two

elements

Thermodynamicmodel, or data

Choose a C = RR/RR min tofind D’, draw the actual

operating lines

Identify the area of operationin the digram

Reactive distillationcolumn design

2����� E�%AK 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �������� ���������� ���� ���� �� ���� � ������� �C��

Page 103: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

D( �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Element AB

Pure element B

Pure element A

Reactive equilibrium line

Vap

our

Ele

men

t F

ract

ion,

WA

V

Liquid Element Fraction, WA

L

2����� E�%BK +������ ���� ���� ��� ����� ������� �������

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

WA, Bot

WA, Top

Driv

ing

For

ce, F

Di

Liquid Element Fraction, WA

L

2����� E�%DK +������ ������ ����� ���� ��� ����� ������� ������ ����� �������� �� ��� �������� �����

��� ���������� �" ������������ ������ ��� ����� � ���� �

$���� ���� ���� �� ���� �� ������ � ��� �� ������ ��������� ���������.� ������ ����������� �� ���� ���� �� ���� �� ���� � ��������� �� ��� ����*���� �������� ��� ������ �� ��� �������� �� ���� ���� �� ���� �� � ������� ��� �� ������� ����� � � �����

Page 104: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� DC

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

D'

Operation lines at RR > RRmin

Operation lines at RRmin

Pinch pointD

y D

Dx

WA, Top

WA, Bot

Driv

ing

For

ce, F

Di

Liquid element fraction, WA

L (re-scaled)

2����� E�%&K +������ ������ ����� ���� ��� ��� �������� ���� �� ������������ ������ ���� � �������� �� ��� ����� ���������

��� ����� �� ��� �� ��� ���� ��� �� ��� ������ ����� ����� �� �������� ��� �� ��� �������� �� ��� ���� ���� �� ��� �� ������ �� ���� * ���� ����� 4� ���� �� � �������� ���������. ��� ������� ����� ��� ���������� ��� �� ��� ��������� ���� �� ��� ������� ������ ������������� ��� �� ��� ��� � ������� ��� ������ ������ ������������� ���� �� ����� ��� ����������� �� ��� �������� �������� �� ��� �� ��� ����� ����������� ��� ��������� �������� �� ����

- ������ ��� ������� �� ������ ��� ��������� �� ���� ���� �� ����. ���� �� �� �� �� �� ���� �� �� ��� ���������. �� ���� �� ���� � ���� *���� �� ���� ��� ����� �������� ��� ��� �� � ��������� �������������� ��� ��� � �� ���� �� ��� ����� ���� ���� ����������� �� 2����� �������� ��� �� ��������. ����� �� ��� ������ �� ������ ��� ����� ��*������� ���� �� � . � � �� 2��� ��� ���� �� �. �� �� ����� ���. ���� ��� ����� ��������� ���� �� �� �/�. ��� ���� ��� �� �� � �� ��� ��� ������������ ���� �������� � �� ���� �� ���� � ����� ��������� � ������� ���*�������� ��� ������ � ������������. ��

)8)8)8� �/20��3� �0� 3� �//0���0� 0� ���//��0� �0/ �� 0������2��� ��

��� ������� �������� �� ���� ������� �� ���� ��� ��� ��� ��� ������*����� �� �������� ��������� �� ��� �� ���� �� ���� ���� ����� 2�� ����� ������ �� ���� ������ ����� ��� ����� ��� ��� ����������� �� ���� *���� �� ��� ���������. �� �� �������� ��� ��� ���� ���� �� ��� �������� �� ��� ���� ��������� ���� ��� ��� �/�� � ��� ���� ��� �� ��� �����

Page 105: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

DE �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

�������� �� ������� E�C�% � ������� �%�� 4�����. � ��������� �������*���� ��� ��� ��� ��������� �� ��/���� ���� � ������ ���� �� �� � ����� ������ ����� ������ ��� ��� ���� �� ���� �� �� �� ����*����. ���� ��� �� ��K

%� ��������� ��� ����� �������� �� ��� ��� ����� �� ��� ���� �� ����� ��� ���� ���� ��������. � ��� ���������� ���

(� " �� �� � ��� ��� ��� ���� ���� ��� ��� ��� ��� �������� ����� ���� ���� �� ��� � ��� ���������� �������� �� ���� %�

C� ��� ��� ������ ����� ���� ���� ��� � � �� �� �� ���� (. ��*������ ���� ��� ���� � ����� � ����������� ���� ���� ������ ���������. �� ���� ��� �� �� � ��. ���� ��� ����6��� ������ ���� ����� ����� ��� �� ��� ���� � ����� ��� �� ��� ��� ���� ����. � �������� �� ��� �� � ������� �� ��� ���� ��� ���������

C�% ������ ����� � � ��� �� ���� ������ �� ����� �� ��� �����������.���. ����� ��� ������ ����� ������ ��� �/�����

C�( ������ ��� ���� � ����� �������� O������������O ��� � � �� ������� �������� �������� �� ��� �������� �� ��� ���� ���� �� ������� ��������� �� ���� ���� � ����� ���������

E� " �� �� ��� ��� ���� ���� ��� ��� ��� ��� �������� �� ��� �� * ����� ���� ���� �� ��� � �5����� ������������ ��� ������������ �� ����. � ����� ��� ��� ���� ������ ��� ���� � ����� �������������� �� ��� ����� �� �������� �� ��� �������� �� ����

E�% +���� ���� C ��� ��� ��� ��� �������� �� ��� ����� �� ����

@� +���� ���� E ���������� � ��� ��� �������� ���� ���� �� ���� ����� ���������

A� #� ��� ��� ���� ��� � ��� �������� �� ��� �� ���� �� ��� �� ���� �� ����������� ���� �� �� ���� ����� �� ��� ��������. ������� ������� � ������ �������� �� ��� ���� �� ���� � ��� �� �������� �������� ����� �� �� ��� �� ������ ��� ������ �������� � ��� �������� ���� �������� � ������ ��������. ������� ������� � ���� ���������� ��� ���� �� ����

��� ������� �������� ���� �� �� ���� ������ ������� �� � ������� �E���� ������� �� �������� � � ��� ���� �� ����� E�()�

)8)8)8� ���/ ��0� ��� �0���� 0� 3� �/20��3� �0� ��� �� �/5/0���0�

��� ������� �������� �� ��� ����� �� � ������ �� ��� ������� 2�����E�(% �� ��� ���� ����. � �� �� ������� �� ������� � ����� ������*����. ��. ������ �� ����� E�((. ��� ������ ����� ���� ��� ��� ���� ����

Page 106: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�E� ������ �� ���� ���� �� ���� D@

Calculate the pxy diagram forthe binary key compound

mixture in the first column,k=1, at the feed temperature

Draw the driving forcediagram for the pxy diagram,

and identify D and D x

Calculate the pxy diagram forthe binary key compound

mixture in the next column,k+1

Check if the largest bubblepoint pressure in the pxy

diagram is identical to thepressure of column k

Mixture compounds

Iterate on Tb, until themaximum bubble point

pressure in column k+1 isequal to the operatingpressure in column k

This is the pressure ofthe column k

Determine the condition of thefeed to the column sequence

Thermodynamicmodel, or data

Evaluate the results! If thepressure of the last column istoo high, or too low, consider

starting at a different point

Identify the bubble pointpressure at the composition of

the largest driving force

This is the pressure ofthe column k+1

Set k=K+1, and repaetfor all remaining

columns

Pressure allocationcompleted

2����� E�()K 4 ��� ���� ��� ��� ������ ����� ��� �������� ��� �������� ������ �� ���� ���� ����� � ������� �E��

Page 107: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

DA �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

�� ����� E�(% �� ���� ������� � � ���� �������� ���� ��� ���� � ����������� 1���. ��� �������� ��� ���� �� �� �� �� ��� �� ��� �� ������. � �� ��� ���� �� ��� �������� �� ��� �� ��� �� ����� ��/� �� ��� ���������

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

P2

Sat

P1

Sat

yi

xi

Bubble point curve

Dew point curve

P - yi

P - xi

Pre

ssur

e

Light key compound composition, xi

2����� E�(%K - ��� ���� ��� ��� �������� � � � � ���� � ����� ���*�������. ���

2����� E�((K ������� ����� ���� ��� ��� �������� � � �. � ��������*��� ���� � ����� ����� � ���������� ���

Page 108: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�@� -� ���� �� ���� ���� �� ��� �������� DB

��� �������� �� ������������ ���� �� ������

��� ������ ����� ������ �� ����� ��� �� � ��� ��������� � ����� ���� ���� � �� �� ����� ��� � ���� � � ����� ��������� ,���� �������� ���*���. ��� ������ ��� �� ���� ����� �� �� ������ �� � ��� ������� �� ������ ��� ������ ����� ������� ��� ������ ��� ��� �� ��� �������� ���������� ���� ������ ������ � �� � �������� ��� ���� �������� "������. ��� �/�*� �. ��� �������� ����� �������� �� ����� ��/���� ���� � 6������� ���� �� �������� - ������ ����� � ���� �� ���� �������� �� ����� �5������� ����� �� ������. �� �5����� ������. � ������� �� ������� E�C�(. ������ � � �� �� � ���� ��. �� ����� �� � ����� ����� �� ����� ��� ��� ���*����� ����� �. ��� �� �� ����� � ���� ��. ���� ����� �� ���� �/������ ����/���� ������ �����. � ��� ���� �� ���� �� ���� �� ������� ��� ���*������ -� �/�� � �� ��� ���������� �� ����� ���� ���� ��� �������������� �� ����� �� ������� @�E�%�

��� � ���� �� �������� �� ����� �� ������ �� ��� � ���� ����� �� �������� ��� �� ����� ��������

�% ���� ���������� �������� �" ������������ �������

� �� ��� ��� ������� ����� � ������� ������ ���� ��� �� � ��� �������� �� ��� ����������. �������� � ����������� ���������� ���� ���� ������ �� ��������� � ������������. �� �� ����� ��� ����� ������������� �� �� �5����� ��� ��� �������� �� �� ������ ����� ��� ����������� �/������ � ��� �� �� ������ . ��� ��� ��������� ���� �� �� ��������� ������ �� ���� ��� ��������� ��� ����������� �� ����������. �������� ������������ �� �� �� ����� ���������� � � �0�� �� �� ��� ��������� ����*������ �� �� ������ � ��� �� ������� ����� ���� �� ���� � ���� ��.������ � �� ���� � ���� ��. ��� ��������� ������� ���� �� �������� ����������� �� ��� ������������ ���� �� ����� ����������� ����� ����� 5������� ����� � ������ �� ������� ����� ���� �� �����

4� ����� ��� ������ ����� ������ �� �� �� ��� ����� ���� ��. ���������� �� ���� �� ����� �� ������ �� ��� � ���� ����� �� �� �� ��� ��������� �� ����� ��� ���� ������ ������� �� ��� ������ ����� ������. � �������� � ������ ���� ��� �� �� �� �� �� � �������� ������

-� �������� � �/� ��� �� ���� ������. ���� ���� �� ���� ���� �� �*����� �� ��� ��� �� ��� �/���� ��� ������ �����. �� ���� �� ������ ������� �������� ���� ��� ��� ������ ������ 2��� ������ ����� �� ����.���� ����� ���� ��� ������ ��������� ������ �� ��� ����� ���� ���� ���� �� �������� ��� ��� ���� ������ ������ ���������� �� ��� ������������� ���� ����������� � ���� ������������ ��� ������ �� �� �� ����� ��������� �� ��� ������ ����� ���� ������� �� ���������� � �������*����� " �� �. ��� ��� ������ *���� ������ ����� �� ����� E�(C. ����������������� �� ���������� ������ �� ����� �. ����� ����������� � ������������ ��������� ���� ������� �� ��� ������ ����� ��5������ �� ������������� �

Page 109: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

DD �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

���� �����/�. �� ���� �� �������� ��� �� �����. ��� �� ���� ������ �� ����/���� ������ �����. �� ���� ������� �� ����������� �� ��������. � �������� . �� �� ��� ������ �� ��� ������� � ��� �� ��� ��������� �� ��� ����������� ���� ������� �� ����� ���� ������� � ���� �� ��� �� ���������

2����� E�(CK -K ������� ����� ���� ��� ��� �������� �� ������ � ������ ���� ����. 4K "����������� ��������� �� ��� ������ ����� ���� ��������� ����������� � �����������

2����������. �� ���� ������. +,- � ���� �� ���� ��� ��� ��� ��������� �������� �� ���7���� ����� ���������� �� �5����� ���� ���� ������������ +,-� ����. � ���������� �� +,- �� ������� �� ������� (�E�%�%. � � �/�� ��� ��� �� ������ �� +,- � ���� �� ������ ����� ��� ����� �� ����� ��������� @�E�C�

Page 110: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�A� +������ ����� �� ���� ���� �� ���� D&

��# $ ���"� � ���� �� ������������ �����

- ������� ���� ���� ���� �� � � ���� ��� ��� �� � �/������ �� ���. �� ������� �� ����� �� ������� ������ �������� ��� ��� �� ��� �� ������ � �*����� ���� L��� ������� ���� �� ��� ���� ���� �� ��� �� �� ��. �� ����������� �� �������� � �� �� � ���������7����� ���� ��� - ���� � �����*��� ��� ������� ��������� �� ���� ��� ���. ��� �� ��� ������ ����� �������������� ��� �������� ���� ��� ��� �� �� � E�@. ����� ���� �� �� � ����� ������������ ������� �� �� ���� ������ ����� �� ���� ���� �� ����.��������� ��:�/ ����� � �������� �� �/���� ������ ����� � �������������� �� ��� ��� � �� � E�@. �� ��� ��:�/ ����� �� ���� ����� � �� ��� � H %�@ �� ���� �� ��. � � �� �� ���� ��� ��� �� ��� ����������� �� �� �� ������ - �� ����� E�(E �� ��� �� ��� ������� �����. ������������ � �� �� � ��� ������������ � ��� �� �/���� ������ ������ ������ �� ���� ������ ������ ����� ���� �����. �� �� ��� �� �� ���������� ����� ��/���� �� �� ������ �� ����� �� ���. �� �� ������������� ����� ��� ����� �� �� ���� �� �� ���� �� ��/����� �� �� ������ �� ����� �� ����

)8.8-8� �/20��3� �0� ���06 0� ���//��0� �0/ ��

��� �������� ������� ����. �� ��� �� ���� �� ������� ���� ��� ��� �/���������� ���� �� ����. ����� �� ����� �� ��� �� ��� �������� �5��������� ��� �� �� ������ ���� ��� ������� ����� �� ������� ���� �� ����� ���� ��� �� � �/������ �� ��� ���� ����� ������ �� ����� � ��������� ������ ��������� � �� ���� �������� ��� ��/����� ��� �� �� ���*��� ���� ����� ������� �� ��� ����� �� ��� � ��� �������� �� ������������������ �� �� ��� U�������U �� ���� ���� �� ��� ����� ���� �� ����������� ����� ��� ��/����. ��� ����� �� ��� �� ��� � ��� �������� ���������� �� ���������

��� ������� � �� ���������� �� ���� �� �� � E�@. � ��� ������������������� ��:�/ �� �� ���� �������� ���� ��� ����� ��� ��6� �� ��� �/���������� ������ � �� � E�@. ��� �� � ��� �� ��� ���� �� ��� �� ����������� ���� ���� �� �����. � ���� ��� ��6� �� ��� ������ ����� �� �����. ������� �� �� ���� �� �� �����. ��� �� �� ���� ���� ����� E�(E� ��� ������� ��� �� ���� ���� ��� ����� ��� �� �� � E�@ ����� ��� ��� ���� ���� �� ����� �� �� ����� ��� ������� ��� ��� �� ���

%� ��������� ����� �������. �� ����� �� ���������

(� 2�� ��� � �� �� ������ � ��� ������ �� ����� I�� � E�@J�

C� 2�� ��� ������������ ���� �� ��� I����� E�(EJ�

E� 2��. ����� I�� � E�@J�

@� "���� ��� ��/����� ���� ����� �����������

Page 111: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

&) �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

���� ������� �� ����� ������� +% �� ��� �������� ��� �� ���� �������

2����� E�(EK � �� �� �/���� ������ ����� � ��� ������������ ������ ��������� ������� �� �� ���� �� �� ����

��% � ���� �� �� ������ ��� � ������������ �!

����

- ����� ��� ����� �� ����� � ���� � ���� ���� �� ���� �� ���� �*�� ���� ��� ��0������ �� ��� ����� ����� �� �� ��� ��� �/���� ����������� �� ������ �7�� ������ ��� ������� ������ ����������� ����� �������� � ���� � ���� ���� �� ����. �������� ����� �� ��� ����� �� ��� ��� ���� ���� �� ��� ����������� �� ��� �� �� ������ ����� ���*����� �� ��� ���� ���� �� ����. ����� �� ����� ���� �� ��� ����� �� �� ���� ����� �� � ��� �������� � ��������� �������� ��� ������ ��� ������*���� ���� ���� �� ����� ��� ����� �� � �������� �� ���� �� ��� U����� ���U � ��� ����� �� ��� �� ����� � ��� U���*����������U� ������ ��� �� ��� ��������� �� � ������ �� ����� E�(@� ��� ��� ����� �������� ���� �� ���� �� �� ���� ���� ��/ �� ��� �������� ������ ��� ������� � %�. ����� �� �� ��� ������ �� �������� ����� ������� ������� ����� �� � ��� ��������� ��� ��������� ����� ������� ��� ����� ���*����� '. � � �. ����� ' �� ��� ���� �� �� � � � �� ��� ��� �� �� ����� ���*���������� ��������� � � �� ��� ��� ��� �������� �� ��� ����������� ' � � ���� ��� ����������. �. ����� ��������� ����� U� ������ ��U�� 1��� �������� ' � � �� ��� �������� �� ����� �� ��� � ���*��� �������� � �� ��� ��� �� ����� �� ����� ������� �� ������������ � ���

Page 112: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�B� ������ �� ����� � ���� � ���� ���� �� ���� &%

���#�� �������� ���� �� ����� ����� � � ������

)�)E@

)�&&@ )�))@ &�D& %E�DC &A)�&D )�)( &�@A %E�CA B%)�&@ )�)@ D�&) %C�C@ @E)�&) )�%) D�(( %(�CC E%

)�)A@

)�&&@ )�))@ B�CC %%�)) AB)�&D )�)( B�%) %)�A@ @))�&@ )�)@ A�AE &�&A CD)�&) )�%) A�AE D�@D (&

)�%)%

)�&&@ )�))@ E�@) A�BE EE)�&D )�)( E�C@ A�@( CC)�&@ )�)@ E�)@ A�)D (@)�&) )�%) C�@A @�CC %&

)�%EA

)�&&@ )�))@ (�&( E�E% C%)�&D )�)( (�DE E�(A (C)�&@ )�)@ (�AC C�&@ %D)�&) )�%) (�(& C�EE %E

)�%B(

)�&&@ )�))@ (�C@ C�@C (B)�&D )�)( (�(A C�E) ())�&@ )�)@ (�)& C�%C %@)�&) )�%) %�D) (�B) %(

)�%&@

)�&&@ )�))@ (�)A C�)& (E)�&D )�)( %�D& (�&B %D)�&@ )�)@ %�D( (�BE %E)�&) )�%) %�@B (�C@ %%

)�((@

)�&&@ )�))@ %�BC (�A) (%)�&D )�)( %�AB (�@) %A)�&@ )�)@ %�@C (�C) %()�&) )�%) %�CB %�&B &

)�(AD

)�&&@ )�))@ %�CB (�)A %D)�&D )�)( %�C% %�&B %C)�&@ )�)@ %�() %�D) %))�&) )�%) %�)( %�@( D

)�CD(

)�&&@ )�))@ )�D( %�(C %C)�&D )�)( )�BD %�%B %))�&@ )�)@ )�B) %�)@ D)�&) )�%) )�@B )�DA A

)�EBD

)�&&@ )�))@ )�@E )�D% %))�&D )�)( )�@% )�BA D)�&@ )�)@ )�EE )�AB A)�&) )�%) )�CE )�@% @

�� � E�@K ���*� �� �� � ��� �� ��:�/ ����. ������� ��:�/ ����. �������� �� �����. ������ �������� � ������ ����� ��� �� ���� �����

Page 113: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

&( �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

������� ���� �� ��� ��� �� ��� � � >� � �> � > �. ������� � �������� �� ��� '�� � ��� �� ��������. ���������� ��

I

VI

V

IV

III

II

ABC

C

B

A

NS

NF3

NF1

NF2

1

2

4

5

3

6

7

8

2����� E�(@K ����� � ���� � ���� ���� �� ��� ��������� ��������

��� ��� ��� ����� �������� �� ������� � �� ��� ���� ����* ����������$��* ������� % ������� �� * ��� ��� ������� �������� ���� �� * ��� ��� ����� ��� ����������� �� ����� �� � ���. ��� ��� �� ���� �� ���� ���� ��/�� ��� �������� � ���� �� U���� � ���� ����U �� ��� ����� ���� ���. ����� ��� ������ ����� ����� �� ��� ���� �� ����� ��/����� �'�� � ���.������������ ��� ������ ��/������ 2�� ��� ��� �� �������� ��� ��6� �� ����/���� ������ ����� �� �������� ��� ���� ��� �� ����� ��� �������� ����� �� �� ��� ����������� �� ����� �� ��� ��� �� ���. ���� ��� �� ���� ��6���� �������� 7 > ��� >7> ���� ����� E�(@�� ��� ����������� �� ���� ������� ������� ���� �� ����#�� � ��� �� �� � E�@� $��* ������� ( ������� �� ������� �%�. �� ��� ��� ���� ��� ��� ����� �� ��� U���� � ���� �����U. ���� ��� ����� ��� � �� �� ������ �� ���� ��. ����� ��� ������ ���������� ������� �������� '�� � ��� ��������� �������� . > �>. > � ���������� �� ��� ��� ���� ��� �� ������ ���� ������� ����������� ����� �� �������� '�� ��� ��� ���������� ������� � � � ��� ��� ���

Page 114: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�B� ������ �� ����� � ���� � ���� ���� �� ���� &C

��������� ������� � �� 2����������. � ��� �� ������� ��:�/ ����� �� �����������

��� ������� � �� ��� ����� �� ��� �� ������ �� ��� ������ ����� �*����� �� ������� ����� ��� ��� �������� ������ ����� �� ����� E�(@. ������������ ���� ��� ����� ��� ����������� ��� ����� �� ��� ��� �� ������� ���������� �� ��� ����� ��� �� ��� ��� ��� �� ������� ����� ��� ����������� �� ���*6�������� ��/�����. ����� ��� ������� ������ �������*���� �� ������ ��� ��� ����� ��������� ��� ����� �� �������� �� ����� ������������� ��� ��� � ������ ������. ���� ��� �� ��� ������ �� ����������� �� ��� ��� �� ��� � ��� ���*����������. � �� �� ��� �� ������� �� ��� ���� ��� �� �� � ��� ��������. � ��������� �������������� . � ��� ������ ����� �� �� ����� �������� ��� �� �� ���������� ��� ���� ����

�' ���� ���� "� ������ �" ��� ����� ������� ��������&

���� �������

,���� ��� ������� �� �������� '. � � �. � � ��������� ��� ������ ���������� �� ��� ����������� �������� �� ��� ������. ��� ��������������� ���� ��������� ������� ��� ��/���� �� ����� � ��� ��� ���������� ��� ��� ���� ���� �� ���. � �� ��� �� ��. ������� ����� ����������������� �� ��� ����. ���*�� ����. ����� ������ ������. � ���������:�/ ����� �� �������� �� ���� �� ��� ��� ��� ������� ����� ��������� ��� ������� �� ��� ��� �� ��. � ��� ������ ���� ������ ������� E�(@�

%� F��� ��� �������� �� ��� ��/���� ������� �� ����� ���� ��� ����������

(� $������ ��� ����� ������� �� �� ������ ���� ��� ��� ��/����� ������ �� ����� ����� ������� �'. � � �. ���� �� ���� ��� ����������. ��� ��� ����������� �� �� ����� � ��� ��������� '�������������

C� � ������� ' � � ���� � 6�������. ��� ��� ����������� ����� ������ $����

E� " �� �� � � �� ��� ��� ������ ����� ������ ������� '�� � ����

@� � ����� �� ��� �5������ ������� ��� ��6� �� ��� �/���� ������������ '�� � ���. ����� �����!� �7����� ��� � %�. ������� �� ��*������ �� ��� ���������� ���� ���� �� ����. �7�� ����� ���������������������

A� ������ ��� ��� ��� �� ��� ����� ��� ������ ����� ������� �� ������*��� �� ���� �� ������� �%��

Page 115: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

&E �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

A�% ��� ���*���������� ��������� � � �� ������ �� ��������� ��������� ����� ������ ��� '�� � ���. �� ��� ' � � �� ������� � �� ��������� � ��� ��� � ��� ������� $������ % ������������������� �� ������ ��� ��� �������� �� ' � � ����� ������� �%�$������ ( ����������� �������� �� ������ ��� ��� �������� �� � � ������ ������� �%� ��� ������ ����� ������ ��� ��� ���������� � ������������ �������� �� ������� �� ��� ��� ����� �� �� ������ ���� ��� � �� ���� ������� �� �Q���K ��� �*/�� �� ��� �� ����*�� � ����� ��� �*/�� ���� ����� ��� I)=%J ����������� ����. � ������ U� �*������U � ��� �������� � ���������. ��� ��*�� ��� ���� �������� ��������

A�( ��� ��� ���������� �� ������ � ��� ������ �� ����� $������� � > �� ������ �� ������ ' � �. ������ �������� > � > �� ������ �� ������ � � �� ��� ������ �� ����� �� ��� ���*���������� ������� �� ��������� �� ���� � ������� ��� ��� �� ����������� ��������� 7 > � �������� >7> � ��� �� ��� ������� ������ �������� ����� �� �� � E�@� �!��� ��� �� ����#�� ����� �����*������� � ��� �� ������� ��� ��� � ��� �� ������ �� ���� �� ���� ���������� ����� �������

A�C #�� �� ��� ��� �� ���� ��������� 7 > � �������� >7> � �� ����������� ������� �%. ����� ��� ��� � ��� �� ���� ���� ������� ������ ���� ���. ����� ��� ������ �� �����. ��� ��� ����� � ����� ������ ������ ������ ������ �� ���� �������� ���� ������� ����� � ��:�/ �����. ��� �� � � �� ��� ������ ����� � ���� Q���K ��������� ���� �� ��������� �� ��� ��6� �� ��� ����� ���*��� � ���������� �������� �� '. � � �� ��� ������� ��:�/ ���� �� ���������� ��� ������ ����� � ��� ������� '�� � ��� ���������� ��

��� ������� ������� ���� ��� ��� � ���� ��� ��6�� �� ��� ���������������� ��� ��� ���� ���� �� ���� �� ��� ������������ ����� �������� ����� � ������ ������ ��� ������������ ��� ��6�� �� ����� ������ ����*���� ��� ��:�/ � ����� ����� �� ��� ���*����������� ��������� ����� �� ������� �� ����� ��6��� 1������. ���� ����� ��� ��� �������� ��� ����� ������ �������. � �� ���� � ����� � ������ ��������� ��������������� ��� ��� ��� ����� ������� ��� ��� ����������� �� ��� ��6�� �� �������� ������ ������ �� ��� �� ��� ����� ����������� �� ��� ��� ����� ����

��� ������� �������� ���� �� ����� � ������� �@�

Page 116: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�D� 2������� ��� ��������� � ����� ��� �� ������ ������ &@

��& '��� (��� ��� ����� ��� ��� � ���� ��� �

�� ��� ��� ��� �

��� ������ ����� ��� ������ ��� ��� � �������� �� ���� ������ ��������� �� �������� �������� ��� ��� ���������. ����� � ������� ���������� �������� ��� �������� �� � ������ �� ����� E�(A. ����� �� ������ ���� ��� ��� � � ������� �� ���

���/ � � ��� ���� ��� ��� ������� �� ��� ���� �� �� ��������. ��� �� ������ �� ��� �� ��� ����� ���������= %� ���������. (� ����� � C��������� L�� � ��� ������� ������� �� � �� ��� ���*���� �� ������� �� ��.��� ��������� � ����� ��������� ��� ���� ���*���� ��� ��������

���/ � � ��� ����� ��� . ������ ���������. ����� � ������� ���� ����� ��� ���� #�� ���� �� �� ������ ����� ��� ������� ������� ����. ����� ������� ��� �� ����� �� ��� ������� ���� �� ���� ��� 2�� ��� ���*��� �������. �� �� ���� ����� ��� �� ������� � ����� �� ��� �������.� ��� �� ��� ������ ���� ��� �������� � ���� �� �� �� ��� �� ��� � ���������� �� ��� �� ���� �� �� � ��� �������� �� ��������� ���

��� ������ ����� �������� �������� �������� � �������� �� ��� �� ��������������� ��� ��� ���� ��� ���. � �� �� �������� �� ��������� �����1������. �� ��� ������ ����� ������. ���������. ����� � ������� �� ����������� ��� ���� ��� ���. ������� ���������� ��� �� ������ ����������� ��� �5����� ����� ������������. ���� ����� �� �� �� �� � �� ���� ��������� ���� ����������� ���� �� ������� 2�� �/�� �. ����� �� �� ������ ��� ������ ��� ���. ��� ��� ��������� �� ��� �������� ��������� ��� ����� ������� ��/����� ����� �� ��� ����������� �� �� � ������� $% ���� ���� ���� ��������. � � �� ��� �� ��� ��� �� ���� ������� �%�� ���� �� �� �� �� ������� ��� ������ ����� �� �� ��� ����������� ���� � ���� �/ �� ��� ���� ���*�� ��� ����� � ���� � ���� ������ ����. �� ������� ��� �������� �� ���� � �������� ����� ��� ����������� ������ ��� ��� ������ ����� �� ����� �� ������� - �������� ��������� ����. ����� ������� �� ��� ������� �������� ������ ����������� �� ������� ��� ������� �����������

Page 117: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

&A �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

Syn

the

sis

of

Dis

tilla

tion

Ba

sed

Se

pa

ratio

n S

che

me

s

Seq

uenc

ing

ofD

istil

latio

nC

olum

ns

Hyb

ridS

epar

atio

nS

chem

es

Sim

ple

Dis

tilla

tion

Col

umn

Des

ign

Com

plex

Dis

tilla

tion

Col

umn

Des

ign

Ope

ratin

gC

ondi

tions

Re

tro

fit o

fD

istil

latio

n C

olu

mn

s

algo

rithm

R1

Ret

rofit

Des

ign

of D

istil

latio

nC

olum

ns

Giv

en:

P, N

P, x

Dis

t, xB

ot

Fin

d:

RR

min, N

F

Giv

en:

P, N

P, x

Dis

t, xB

ot

Fin

d:

RR

min, N

F, N

S

Giv

en:

Com

posi

tion

and

Key

Com

poun

ds

Fin

d:O

rder

of s

plits

inth

e di

still

atio

nsc

hem

e

Giv

en:

x Dis

t, xB

ot,

Exp

erim

enta

lP

hase

Eq.

Dat

a

Fin

d:C

ombi

natio

n of

Uni

ts to

ach

ieve

sepa

ratio

n

Giv

en:

Com

poun

ds in

split

s, In

let

Pre

ssur

e

Fin

d: Ope

ratin

gP

ress

ure

inD

istil

latio

n S

eq.

Giv

en:

NP

, RR

min

Fin

d: NF

, xD

ist, x

Bot

De

sig

n o

f Dis

tilla

tion

Co

lum

ns

Rea

ctiv

eD

istil

latio

nC

olum

n D

esig

n

Giv

en:

P, N

P, x

Dis

t, xB

ot(e

lem

ent b

asis

)

Fin

d:

NF

, RR

min

(ele

men

t bas

is)

algo

rithm

D4

algo

rithm

D3

algo

rithm

S1

algo

rithm

S1

algo

rithm

D1

algo

rithm

D2

Level 2Level 1

The

rmal

lyco

uple

d co

lum

nde

sign

Giv

en:

P, N

P, x

Dis

t, xB

ot,

x side

Fin

d:

RR

min, N

F’s

, NS

algo

rithm

D5

2����� E�(AK 2������� �� ������ ����� ��� ������ ��� ���������. ������ ��������

Page 118: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�&� "��������� ��� � &B

��) ������������ �����

�� ��� ��� ������ ��� ��� �� ���� ������ ����� � ��� � ������� �. ����������� ��� � ��� ���� ��� ���� ��� ��� � �� �� �� � � ��������� "-$ ����� ���� ������� C�@�%�. ����� ���� �� �� ��� �� � ������������� ���� ��� ����� ��� �� ������� ����� ������ �� �� � � �� ��� ������ ����� �� "-$. ����� �� �� ��� � �� ���� �� ��� ���������7�������������� ��� ��� ����� �� ����� ������ �� ����� ������. � ���� �� ������� ���� �� � ��� � ���� ������ ������� ����� ��� ����� ��� � ������� ��� ������ �� ��� ������� �� "-$. ��� � ������� ������ $����.� ��� "-�#" ����� ��� ������� ��� � �� ����� � ������� �� ������������

�( # ����� ������ $�����

������� ����� ��� ����� ��� � ��� ���� ��� ������ �� ������� ������ $��*��� 4� ����� ���� ������. ��������� �� ������ ����� ������ �� ������ �. ����� �� ���� ����������� ��� � ��� ������ �� �� ��� ��� ��� ������ � ���� �� ���� ���� �� ����. ����� ��� ������ ����� ������ �� �������� ��������� ������ ������� 4�� �� ��� ���� ��� �� ��� ��/���� ���*�����. ����������� ��� �. ������ �� ����� � ����� �������.��� ������ ������� � ��� �� ������� ��:�/. � ��� ���� �������

� �� ������ � �� ���� �� �� � ��� � ���� �� ����� � ���� ���� ���������.�� ����� ���� ��� ������ �� �����. ��� ���� �� �� �� ������ 4�����. ��������� �� � �� �� ��� �������� ������ �� �� �����. � ��� ���� ����� ���� ������ �� ��� � �� ����� 2��� ������� ������ $���� ��������� ��� ��� ���� ���� �� ��� �� �� ����� � ���� �� ��� ���� ���� ��� �� "-$���. � ��� ���� ���� �� �� ����� ���� ���� �����. ������� ��������������������

2�� ��� ������� �������. ��� ����� ��� � �� ��� �� ��1 � �� ������� ��� ������� ������� ��� ������ ����� ��� ����� �������� �� ������� ������ �� ���������� 1���. ��� ���� �� ��� ������ �� ��� � �/����� ��. ����� ��� ������ ����� �/������ ��� ����� � ��. � ����� ��������������� �� ��� �������� ���� �� �� � ��� ����� �� ��� ;�"��*���� ������ ��������� � ���� �� ������ ����� ��� ����� �� �� �������

�(� ��#)� ��������

��� "-�#" ���� �� ���� �/���� �� ��� �� ������� �. �������� ���� ������� �� ��� ��������� L��� ���� ����� �������� �������.� ������� ��������� �� ��������. ����� �� ����� ��������� �� ��� �� ��� ��� �5����� ����� �� �������� �� ��� � �� ���������� ���*���� ���������� � ���� ����. ����� �� ����� �� �������� ������� � ������� � ������� ������� �� �� � ��� �� ����� �� ���� ���� ��. ������ ���� ��� � � ��� �� ��� "-�#" ���� �Q�� ��� �� ���. ())%�� ����

Page 119: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

&D �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

���� �� ���� � �� ��� �5������� �� ����������� ������� ��� �������� ��� ��������. �� ��� ������ ����� ����� ��� � �� �� ������� ��� � ������� ��� ��������� ��������� � � ������ ������. ��� ���� �������� ��� � �� �� ��� �� ��������� �� �������� �������� '���� ��������������� �� ��� ���� �� ��� ���� �� ������� �������� � ���� �� ���*���� ����� ���. � �� � ��� ���������� 2����������. ����� �� ���������� ������ �� �������� ���������� ��� ���� �� �� �� ��� ��� ���� ������ ����� �. � �� ���� �� ������� � �� ����� �����. �� ���� �����������

���* ��������

4� ���� �� ���� � �������� �� ������ �����. ��� �� �������� ���������� ����� ������. ��� � ��� �� ���� ���� ��� ���� ���� ���� ���� �� ������� ���� $���� ��� ������� �� �������� �� �� �� �� ��� ������ �����. ���� ��� ��0������ �� ��� ������ ��� ��� �� ������ ��� ������ �������� ���/������� ��� ������ �����. ����� ���� � �� ������� ������ �������*����. ��� � ��������� ������ �������������

2�� ��� ��������� �� ���� ���� �����. ����� �� ���� ��� ���. �������� ���� �� ��� �������� ���� �� �� �� �������� ��� ����� �� ����� ����� ����������� �� ��� ���� �� ��� �������� ���� �� �. � ��� ���. �� ���������� ����. ������� ��� �������� �������� �� ���� ���� �� ����� ������ �� �������� �������. � ��� �������� �������� �� �������� ��� �� �� ��� ������ �� ������ � ���� � ��. �������. �� ���� ��� ����������� ������� �� ������� $% �� ��� ����� ��������. ����� ���� ������� ������� �� ����� �� ��� �/�� �� �� ������� @�(� �������. �� ���������� ��������� �� ���� ���� ����� ���� ������� �� ������ �������� ����������� ����� ���� �� ��� ��� ����� ������� ������� ��� ���������� ���� ����� ���������. �� ���������� �������� �� ���� �� ��� ������*���� ��� �� � ����� ������ -� ������ ��� �� 2�������� � X������%&BA�. ��� �������� ����� ��� ������� ������ �� �� ������ �� ��� ����*������ ����� ��� �� ��� ����� ������ ����������� ����� �� ��������������������. �� ��� �������� ������� �� �� �� ��������6�. �� �� �������� ����� ��� �������� ������� �� ������� $%� ��� ��� ���������� ����� �� ���� ���� �� ��� ����������� �� �� ��� �������� ���������� - ��������� ����� ������ �� �������� �������� �� ���� ���� �� ���� �� ����� ��� ������� ��� ���� ���� ��� �������� ������� ������� ��� ����� ��� � ��� ����������� ��� ���� ���� �� ����� ���� ������� ��� �� ��� ���� ���� ������. � �� ���� ������� ���� ����� ��� ����� �� ���� ����� L�� �� ��� �������� ����.������. �� ��� � �5����� � �� �����. ����� �� ����� �5����� ������7��� ������ �� � � � ����� ���������7������������ ���� �� ���� ��� �����*��� ����. � �� ��� ������ �� ���� ���� �� ��� ��������. ���� ��� �������������� �� ��� ����� ���� ���

��� ����� ��� ��� ��������� �� ����� �������� ������� �� ������ �� ���*

Page 120: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

E�%)� ���������� &&

��� ����� � �� ������ ��� �� ��� ������� �� ������ ���� ������� �� ������������������ ��� �����. �������. ��� ��� ������� ��� ����� �� ���������������� �����7����������. � ��� ��� ���� ���� ��� �������� �������*���� �� ��� ����� �� �������� ������� �����. ��� �� � ��� �� ���� ����� �� ������� ������ ������������

- ������ ��� ������ �� ��� ������ ��� ��� ���� ��� ��� �� ��� �/���������. ��� ��0������ �� ���� �� ������ ����� ��� ��� ��� ��� �� �������� ��� ������ ���� �� � � �������� ��� �� ��� �����. � � ��� ������� �/� ���� ��� ���� ��� � �� ��� ����������� �� ������ �� ����� ���� ������ ������� �� ������ ���� ���� ��� �� ������ �� ��� �� ������ � ������� ������ �� ������� ��� �� �� �� ����� � �� ��� ���� ����������� ���� ��� ��/���� �� �� ������. ��� ��� � ��� ����� ��� ���� ��� ������� ���� �� ��� ������

��� ������ ����� ��� ������� ����� �� ������ �� ������ ���� � ���� ��� � �������� ��. ��� ����� ���� ���� �� ���. ��� �� ��� ����������.�� ����� �� ��� ����� ���� �� �������� �� ���� ������ ����� ��� ��6� �� ����/���� ������ ������. ������� ��� ��� ��/���� �� �� ������ �� ������������� 4� �� ���� U������� ����� ���� ��U. ����� ��� ������� � ��������� ����� �� ��� ����� ���� ��. �� ���� �� ���� � �� ������� �����/����� ���� ��� ����� �� ���� ��� �����. �������. �� ��� ������� ������������� ������� �� ���� ������ ����

Page 121: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%)) �1# �+ > Q, 2'+"# -��+'-"1 �' $RQ�1#$ $ -Q� �#$ ,Q

Page 122: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

�����������

!)�%��!&

��� ����������

� ���� ������ ��� �� ������ �� ��� ������ �� ��� ������ ����� ���������� � ������ �� ������ �� �/�� ��� ��� ������� �� ��� �/�� �� �� �� ������� �������� �� ��� ����� �� ���� ��� ��� �� �� �� �� ����� ��� ����������� �������� � �� � �� ���� ���� ��� ������ ��� ��� ������� �� ���������� ��������� � ����� �� ��� �������� :�������� �� �� ������ ����� ������ �� ��� ������ ����� ������. ��� �� � � �� ��� ���� ��� ������ � ���� ����������� ��

��� �/�� �� �� ��� ��� � �� �������� ��� ������. ����� �������� �������� �/�� �� �� ����� ���� ������ ����� ����� �� ����� � ��������� ����������� �� ��� ���� �� ��. ��� ���� �� �� ���� ������������� �� ���� �����/� ����� �� ��������� ��� ������� �� ������. ��������� ����������� ����� � ��0������ ��������. ���� �� ��� �� ����� ����� � $��� �/�� �� �� ������� ��� �� �� �� ��� ������ ����� ������� � �������� ��������. � �� ��� �������� � ��� ���� ������� �� ��� ���������

- ��� �/�� �� ����� �� ���� ������. � �� � ����� ��� �/� ��� ����� �� ���� ������. �� �������� �� -�����/ - �� ����� �� ����*��*������ ������ �� ��� ������������ ��������� � ���� ��. ��� �� ������ ����������� �� ��� �������� ��� ���� � ������ �� �������� �/�� ���� -�����/ -�

� ���� �� ��� ��� �/�� �� �� ���� ������ ��� �� �� �� � ��� �� ���*��� �� ��� �������� ������� �� ������ E. ��� ������ �������� �� ���� ��� ��������� �. � ���� �� ��� �������� �� ����� E�(A� $��� ��������� ��� ��� �� ���� ��� ��� ����� �� ��� ��������. � ������������ �/�� � �� ��� ��� �� �� �� �� �� � ��� �������� �������� Q��*����� ���. ��� �/�� �� �� ���*���� ���� ���� ��� ���������. ��:������ ������*�������� �� ������ E. ��� ���� �/�� �� �� �� ����� ���� ���� �������������� ��� �/�� � ��������� ��K

� $������ @�( � � ���� ��������� �� �������� �������� ���� ������ �����

Page 123: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%)( -��F "-� 'Q #N-;�F#$

�������� ������� � ���� ���� ���������� - ������ �� ����������� ������ �� ��� � �������� ��� ����� �/�� ��. � �����������������. ������ ���� ���� �� ��� ����� �� �� ���������

� $������ @�C � � ���� ����� ���� ��� ��� �5����� ����� �� ���� ������ ����� ����� �� ��� � �/�� �� �� ���� � ���� ���� �� ����� $��*� � ���������� �� ���� � �� � ���� �/ � ������� ���� ���� �� *��� �������������

� $������ @�E ������� �/�� �� �� ��� ��� ��� ��� ������ ����� �������� �� ��� ��� ��� � ����� �� �������� :�������� � ������ ���� ���� �� ���� ���� �� �����

� $������ @�@ ����� � �/�� � �� ��� ��� ���� ���� ������� ���������� �� ��� ������ ����� ������ �� �� �� ���

��� ���� ��� � � ���� �� ��� �/�� �� ��� ���� �� �� ����� ��� ������������ � ���� ������ ���� ���� ������� ��� � ������ ����� �� ��� ��� �� ���� ���� � ����������� ��� �. � ������� �� ������C�

��� ����� ��� �� � �������� � + � �

%� )������� ����� ���� ����� �����

- �� *����� ���� �� �� ��� ����������� ������� ����� ���� ��� ���������� �� ����������� ���*6�������� ��/����. �� ��� �������� �� ��� �������G���� �� ��� ��������� �� ���� ���� ���� �/�� � �� ��� �� � ���������� � ��� ���� ��� � ��. ����� �� ���0��� �� � ����������� ���� ���*���� �� 1��� � # ������ �%&&&�� ��� ���� ���� �������� �� ��� �������������� �� ���� �/ �������6��� ����. ����� �� �� ��� �� ���������� �������� ��������� � ��� �����/� �� ���� ������ �� � ��� ���������� ���*����� �������� �� �� ����. ����� ���� ���� �� ���� �� ��� � ������� ��������� ��� ��� � �� ��� ���*���� �� ��� �� ��� ��������� �� ���������� ����� �� 1��� � # ������ �%&&&��

$8�8�8� ��0�/�� �������0�

��� �G���� ����� �� �������6��� ���� �� � ���� ��� � �� ���� �� �������� �� ��� ��� �� ���� ���� �� ����� ��� ��� ��/���� �� �� �������� ��� ���� ���� ���� �� ��� ��������� ��/���� ���� ���� ��� ������ ����� ���� ��� � ��. ���� ����� ��� �� � �� ������ � ���� ������� �����0������ �� ��� ����� �� �� ���� ��� ��� ��� ��� ������ ����� ��� ����*�� ������� � ������ ������ ���� ���� ��������. � �� � ��� ������������ �� ��� ������ �� ����� ��� �������� ������ ������� �� � ���*������� ���� ���� �� ���� ���� ��� ��� � ��� ������ ������� ���

Page 124: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %)C

�������� �� ��� �� ���� �� ��� ���� ��� � �� �� ����� �� 1��� � # �������%&&&� � ����� �� ����� @�%�

Pentane andheavier

Butane

Propane

Propylene

Ethane

Ethylene

T60

01

T50

01

T31

01

T38

01

T56

01

Feed

2����� @�%K -��������� �� ���� ���� �� ���� �� ��� �������� ������ ������ ��� � ���

2����� @�(K ������� ����� ������ ��� ���� �� ����� �������� � ������� ����*�����

Page 125: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%)E -��F "-� 'Q #N-;�F#$

��� �� ��� ������� �� ����� @�% �� ��� �� ��� �� ����� ���� ���� �� *��� ����K � ������6�� ��C%)%�. �� ���� ���*����� �� ����� ��CD)%�. ���������6�� ��@))%�. � ����� ���*������ �� ����� ��@A)%�. �� ������6����A))%�

��� �������� ������ �� ��� ���� ��� � �� �� ������� �� ������ ���� ������� ������� ������ �� &&�&( W � ��� ��� ������� ��� ����� ������� ����� �������� ������� �� ��� �� �����K #����. ����� �� ����� � �� ��� ������������� ��� �� �� ��� �� ��� ��������� �� �� ������ ��� � ������. ������ ������ �� �� ��� � ��� � ��� � ��� ��� ������ �G���� ������� �� � @�% �� ��� � �� � ����� �� 1��� � # ������ �%&&&��

"�������� 2�� :�� ��� ���*�� �7���;����� )�%)@#��� ��� %)CD�(&%#���� A@)�CC)������� )�EAC

����� ��� ()�@D%������ (�CDA4����� ((�C&A4���� (�E@)������ A�BBD

1�/�� � ������ D�(E%�������� ���� C)

���������� �!� (B)

�� � @�%K 2�� :�� �� ��� �������� ������� �� � ���� ��� � �� I1��� �# ������ �%&&&�J�

$8�8�8� ���/����0� 0� ������2 �0��� ���� ��30�

��� ������ ����� ����� ��� ���������� ���� ���� ����� � ������� $%� ���� �� �� ���� �/�� �. � ���� �� ��������6� ��� ���� ���� ����. � ���� ������� ��� ������ ���� ���� �� ���� �� ����� ������� �%� � ���� �� ��������� ���� �� �� �� ��. �� ��� �� ����� ���� �� ��� ��� ���� ������ ����

��� ���� ���� ��. ���� ��� ��� ��/���� �� �� � @�%. �� ������� ��� ����������� �� ��� ��/����� � ���� ���. ����� �� ��� ������ �������������� �� ����� @�%. ����. ���� �� ���� ��� ��� �����. ���� ���. �����.����� ���. ������. ����� � ������ ��������� ��� �������� ������ �����/� ���� �� �� ������� ������ ����� ����� ��� ��� ��� �������� ��������� ��� ���� ��/ ��� ��������� 4�� �� ���� ����������� � �� ������� �� ����� ��� $+! ������� �� ���� ��� ���� ��� ����� � ��� �������� � % ��� ��������. ��� ������ ����� ����� ����� �� ����� @�( ������� ��������

Page 126: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %)@

4� �� ���� ������� $%. �� ��� ������ ����� ������ �� ����� @�(. �� �� � ����� ��� ����� ��� ������� ����� � ����� ��� ������ ��� ������� � ���� �/���� ������ �����. �������� ��� ��� ���� �� �� ���� �� ������������ ��������� ���� ���� �� ���� ��� ������� ���� ��� ���� �� ��� ������ ������� ��������� '�� ������ ����� ������� ����� � ���� ���� ��� ����� ����� ������� ����� ���. ������. ����� � ������� ����������� ���� ���� ����� � ���� ��� �� �������. ����� ��� �� ��� ����������� ��� ���� �� ��� �� � ������� ����� ��� ����� ����� ������� ���� ����������� ��� ��� �� �� ������� -������� �� ����� @�(. ��� �/���������� ����� ������ ��� �������� ����� ������ �� ���� �� �� ��� ������������� � �����. ���� ���� �������� �� ���� ��/�� Q��. ��� �� ������ ������� ������ ����� ��/�����. �������� ��� ������������ ������������� ���� �� � �� �� ��� ���������� �� ��� �������� ������ �� �����@�%�

Page 127: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%)A -��F "-� 'Q #N-;�F#$

�C%)%

�CD)%

�@))%

�@A)%

�A))%

E)

&)

(&

%CE

((

��

(E

A)

%)

D)

&

�$��� I.-%J

(A�(

D�D

%@�%

%A�(

@�%

[�������%� I558�J

%())*%C))

%())*%C))

A@)*%)))

@%*@A

@))*A))

���3

&�/& )3 �3%

���

���

���

���

���

�I,���J��4- )- -

(%E@@�

D%B)E�

&CAB�E

D)DCE�

&E)�

�I,���J��4- )- -

B)EB�D

()@&(�

(%&E�C

E@ED�

CDE�

�3%�&%5- /3

������������

�����

�����������

�������

����������

��3/���/- �& 9

)�))(BE)

)�&&&(

)�)))C@

)�B@

)�)%BD

�3%�&%5- /3

��������

����

�����������

������

�� �&

��3/���/- �& 99

)�))))&

)�))A

)�))E

)�D@

)�&D

�� �@�(K'���������������������� ������ ���������� ���� ��I1����# �������%&&&�J�

Page 128: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %)B

��� ����� �� ��� ������ ���� ���� �� ���� ��� ������ �� �� ����*����� ����� ������ �� ��� ������� ������� �%. ����� �������� ����������� ������ � ��� ��� �������� �������� � ��� ������ �� � ��� � ����*��� �� ��� ������ �� � ��� �������� ���� ���� ����� ����� ���������� ����� �� 1��� � # ������ �%&&&� � ����� �� �� � @�(�

� �� ��� ���� �� � @�(. ��� �� ���� ������ � ���� �5����� ����������$���� ������� �% �� ��� �� ������ ����� ����� � ��� ����������������. ����� ����� ���� �� �������� � ���� ���. ������� �� ������������ �� �����. ����� ��� �� ��� �������� ��������� ��� ������ ����������� � ��� ��� ��������� �� ����� �� ����� @�C�

2����� @�CK ������� ����� ������ � ��� �������� ���������� ��� �� � ����� ������ ����� �� ��� ������� ����� �� ����� @�% � �� �� � @�(�

4� �� ����� ������� �%. ��� ������� ��:�/ ����� � �� ���� ��� ���� ������� �� �� ��������� ���� �� ��� �� ��� ����������� �� ������ �� �� ��� ��� �� ��� ������ �� ����� @�C� ����� �� ������6� �� �� � @�C.����� ��� ��� ������ �� ����� �� ��� �� ��� �� �� ����� ���� �� � @�(����� � �� ���� �� ��� ��� ����. �� �� ��� �� ��� � �� �� � �

�C%)% �CD)% �@))% �@A)% �A))%�� )�EB )�E( )�EA )�EE )�CD� E) &) (& %CE ((�� (% @( %@ B@ %C����� C�) (�% %C�A %�D %�B

�� � @�CK 2�� ������� � ������� ��:�/ ����� �� ���� ���� �� ���� �������� �� ������� �%�

Page 129: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%)D -��F "-� 'Q #N-;�F#$

$8�8�8% �� / ��� ��� �0�

��� ��������� ���� �� � ��� ����� ���� ��� ��� ���� �� �� �� ����������� ��� ������� 1��� � # ������ �%&&&� ����� �� � ����� ��� �*���� ���� �� � ��� ��� �� �� �� ������� �%. ��� �� ����� �� ���* ��������������� ���� ��� -� �� ��� ����������� ���� ��. ��� ��0������ �� ���������� ��� ���� �� � ��:�/ :�� ����� -� ���� ��� ��� � �� ��������� ��� ���� ���� �� ���� ������ �/�. � ������� ��� ��� � �� �*������ �� �� ����� � ���� �� -� ��� ���� �� ������� ��� ���� � ��. ��� �� ��� �������� �� �����. � ��������� ��� ���0��� ������ ����������� ����� 1������. �� �� ����� ��� ��� � �� ��� � �� ����� ���� ��� �� ������������ �� ��� �������� ���� ���� �� ��� ����������%E ���������. � �� �� ���� �� �� � (�%�. � ���������. ��� �� ��� ��������������� �� ������� $% �� �� ���� �����/� �������� �� �� ������� � ���������� ���������

��� ��� ������� ������ ���� ��� ����������� ���� �� ����� �� �� �@�E� ��� �� ���� ������ �� �������� ����� ������� U������ U ��� ������.� ��� �������� ��� ������ �� �� ������ 2����������. ��� ��� �������.������� �� ������� �% �� ����� �� ��� ��� �� �. � ��� �� ���� ���*���� �� ����� ��� � �� ������� ���� ��� �������� ��� ������� ���� ��1��� � # ������ �%&&&� �� �� ������

"� ��� �C%)% �CD)% �@))% �@A)% �A))%'����� ��� ������. �� (E A) %) D) &�1��� � # ������ �%&&&��'������� ��� ������. �� %D AD %E AD %C�1��� � # ������ �%&&&��#�����$���� C�%( )�D( @B�(E (�CB @�)EIWJ��

������� �� (% @( %@ B@ %C ������� �%�������� �� ������� �% B W %D W C W E W ) W���� �������

�� � @�EK "�������� �� ��� ������ �� �� ��� � �� �� ��� ������� ����������� �� ���� �� 1��� � # ������ �%&&&� � ��� ��������� �� �� ���� �� ������� �%�

��� ���� �� �������� �� �� � @�E ������� ������� �% � ��� ��� �*���������� �� ��� ������� �� ���� �������� �� ��� ��� ���� �� ���� ����

Page 130: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %)&

�� ���� #����� � ���� �������� ��� ���� �� �� �� � @�C ���� ��� ������ ��� ���� ������� �� ��� � �� � ��� �������� ��� ������� ����� �� �*� � @�E. ��� �� ��� ��� �� ��� ��� ����� ��� ��� ��������� �� ��� �� ���� ������ �������� �� ��� ��� �������� �� � ��� � ���� �� ���� ��� �� ���*� ����� ��� ���� ����� ��� � ���� ����. � ��� ������ ������������ ������� ������ �� ��� ������������ ������ �� �� � @�(� ����� �� 1��� �# ������ �%&&&�� ��� �� ����� �� ��� ����������� �� ��� ���� �� :�� ��� ���� ��:�/ ���� ���� ������� �� �� �������� �� 1��� � # ������ �%&&&� ������� �� ��������� ��� ��� ������� �� ������

-� ����������� �� ����. ��� �������� �� �� ��� ��� ��� ���� ������ ���� � �� ���� ���� ������ ��� �� ��� ���������� ������������ �� �� � @�(� � ����� . ��� ����������� ���� �� ���� �� �� � ��� �� ��� ���������� ��������� ������� �%. �/���� ��� ��� �����*���� ��� �� ����� ��CD)%�� ��� �������� ���� �� ������� �� ��. ����� ��� �� ��� �� ����� ������ ��

�%�-�4 ���3���9�� �0/ �� ��� ��� ���� �� ��� ������6�� �� ���������� �� ������� �% ������ �� B W ���� ��� ��� ������� ��� ������� ��� ������� �������� �� ����� ������� ��� ��� �������� �� ���� �� � ��� ������� ������ ���� �� 1��� � # ������ �%&&&�. � ���������� ��� ������ ��� ������ ��� %) W ����� �� ������� �%� -� ���� �� ���� �� �� � @�(. ����� �� ���� �������� ���������� ����������� ���� ������ ��� ��� ��� ���� ��� ���� ������� ��� �� ��� ����� ���� �� �� �� �� ��� ��� ����. �� ������ ��� ������� ��� ���� ������� ����� ��� ����� ��� �� ���� ��� �� ������ (� �� �� � E�C. ����� ��� ������� ��� ���� ������ �� �� ��� �� ���� 1��� � # ������ �%&&&� ��������� �������� ���� �� �5����� ��� ���� �������� ���� ��������� ����� ����� �� ��� ��� %�) W �� ��� ��� ����������� �� ��� �� ��� �� �� �������� ��� ���� ������� �� ������� �% ��� H (%�. ������� �� ��� ������� ��� ��� ������� ���� ��� H %D�� $�. ���� ������ ����� �� �5�������� ��� ��� ���� ������ �� B W. ��� ����� �� ������ �� ��� ��� % W�

�%?-�4 �3���5�3</��� �/��� ���� �� ��� �� ��� ��� ����� ��� ���*���� ��� ������ �� ��� �� ���� � ��� ������ ������ �� ��� ��� ������� ��� ������� � �� �� ������ ���� ��� ���������� ��������������� ��� �� ��� �� �� � @�(. ��� ����� �� �������� ����������� ��� ��� ���� ��������� �� ��� ���� �� ��� ����� �� ��� ��� ����� ������ � ��� ���������� �� ��� ����� ������� ���� ������� �% ��� ��������� ���� ��� ������ �� ��� �� ���� ��� ��� ������ � ������� �� ������� �% ������� �� ��� ����� �� ������ � �� ����� �� �������� �����. ���� ������ ��� ���������� %D W �� ���� ��� ������� ������� ���� �� ��� ���� ��� ��������� ����� ���� �� 1��� � # ������ �%&&&� ���� ��� �������� ����� ������ ����� ��� ���� ������ ��� ���� �� ���� � ����� �5������ �� �������� ��������� �� H @( �� �� H AD �� (�A W�

Page 131: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%%) -��F "-� 'Q #N-;�F#$

�$--�4 ����0����9�� �0/ �� ��� �������6�� �� ��� �� ��� �� ��� ����� �������� �� ����� ��� ������� �� ���� ������ ����� �� ������ � ���� ��� ��� ����������� �� 1��� � # ������ �%&&&�� -� �� �� �� ���� ���� ������������� ������������ �� �� � @�(. ��� �������� ���� ��� ��� ���� �� ���� ��� ������� �� ��� � ��� ���. � ������� �% ��� ��� ������� ������ �� �� ��� ������� -� �� �� ���� �� �� � @�E. ������� �% ������� ��� ������ �� � ��� ���� �� �� ��� ������� ��� ���� ������� ���� ���� ������ ���� � ���� �� ��� ������� �� ����� ��� ��� ������ ������ �� ��� � ��.� ����� 1��� � # ������ �%&&&� ���� �������� �� @B W �� �������� ������� �� ������ ��� ��� ������ �� ��� �� ���. ���� � �� � ����� ��� �������� ��� ������ ����� ��� ������ � ���� ����������. �� �� ����� ����������� � � �������� �� �������� ����� � �������� �� ��� ������ �� ��� ������ 1��� � # ������ �%&&&�. �� � ����� � ���� �5������ �� �������� ����������� ������� ��� ������� ��� ���� ������ � ��� ��� ���� ������������ �� ������� �%�

�$.-�4 ��0����5��0�</��� �/��� ���� �� ��� �� ��� �� ��� ���� ���������� ������ �� ����� �� ��� ��������� ��� ��0������ �� ��� �� ��� ���� �� �� ������ � ����� ���� ��� ��� ���������� ������������ ��� ����� ��� �� ���� �� �� � @�(. ����� �� �� ���� ��� ��� ��� ���������� �����*������� �� �� ��� ��� ���� �� �������. ��� � ���� � �������� � ��� ����������� ������� � ������� ��� ������ � ���� � ���� ��� ��� ������� �� ������� �%. ������� ��� ��� �� �� ���� 1������. � ��� ��� ����. ������� ��������� � ���� ����� ��� ��� ������ �� ��� �� ��� ���. ����������� ��� ���� �� ���� �� ��� �� ���� ��� ����������� ���� � �� 1��� �# ������ �%&&&� �������� ��* ������ ��� ��� ���� �� & W ���� ��� ������ ������� ���� ��* ������ ���������� �� ����� �� (�E W �� ��� ������������� - ������� �% ������� ��� ������ ������� ��� ������ ��� �������� ��� � �� � ��� ������� ��� ������. C W ���� ��� ������� ��� �*������ L����� ��� �� ��� ����� �� �� �� ���������� ����������� ��� ��� � ��� �� ���� ���� �� �� ��� �� ���. ����� ��� ������� �� �����.��� ����� �� ��� ����� �� �� �� � ����� �������� �������� �� ��� �����������������

�.--�4 ��� ���9�� �0/ �� 2��� ���� �� ���. ��� ����������� ������ 1��� � # ������ �%&&&� �������� ��� ���� ������ ���� ����� ������� ������ ������� ���� ���������� �� �� ���� �������� �� %D W� -��� �� �� ���� ���� �� � @�(. ��� ���������� ������������ ��� ���� �� ����� ��� ��� ���� �� ������� ��� ��� ���� �� � ��� ������. 0��� ��� �� ����������� ����������� � ��� �� �������� ������������ - ������� �%������� ������ �� ��� ��� ���� �� ���� �� ��� �/�� � � ��� ��� ������� �� ���� �� ��� ����������� ���� �� 1��� � # ������ �%&&&��

��� ����������� ���� �� 1��� � # ������ �%&&&� ���� ��� ��� ����� ����. �C%)% � �CD)% �������� ������� ���� ��� &) W �� ��� ���

Page 132: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %%%

������ ����� ���� ��������� '� ���� ����. ��� ����� �� �� ���� ����������� ������ �����. ������� �E ��� ��� ���� :������� �� ����*��. ������ ��� ��������� �� ����� ��� �� ���� ����� �� ����� �� �� ��� ��� ����� �� ���� ��������� ��� �������� ����������� �� ��� ��* �� �%)��. � ��� ����� �� ��� ��� ��� ����� �� ���� ���������� ���� �� ��������� �. �����. ������� �E �� �� ��. �������� ���� ����� ���� ���7 ���� ��� �������� �� ��� ������ ����������� �� ����/���� � @@ W ���� ������� ���� �������� �� ������ �� ������� ��� �������� �������� ����� ������6�� ��C%)%� �� %A �� � ��� �������� �������� �� ��� ���� ���*����� �� ����� ��CD)%� �� @�@ �� ����� ������� ������� �E�� -������������� ��� �� �� �� � ������� �E �� ��� ������. ������� ���� ��� ����������� �� ��� ������6�� ��C%)%�� 4�� ��� ��������� �� ���� � �� �������� ���� ��� ���� �. ���� ����� �� �� � ���� ��� �������� �� ��� ����������������� �� ��� �� ��� �������� ��� �������� ��� ��� %) W �� ������ ������� ��� ������� ����� �� �� ������ �� ������� ��� ���������� ��� ����� ���*������ �� ����� ��@A)%�. ����� ��� ���� ����� ��� 1��� �������� �� CA W �� ��� �������� ����� �� ���� �� ��� �� �� ������ �� ������� ��� �������� �������� �� E�B �� � ��� �� ������ �� ������� �E�� ���� �� ��� �������. � ��� ������ ���� � ����� ���������� ��������� ��� ���� � ����� ���������� �� ��� �������� �� �� ��� �C%)%�

-� ���� ����� �� �� � �� ��� ��������� ���� ��. �� �� �� ������� $%. ���������� ��� ����� ���� ���� �� ��� �������� ��� �������� �� ��� �������������� �� �� � @�% ���� ������ ��������� ��� ����� ���� ������������ �� ���� ������ � �� ���� �� �����* ���� ���� ����������� � ����� �������� �� �� ������� 2����������. ��� �� ��� �� ���� �������� ������� �%. ����� �� ������� ��� �� ��� �� ������ ��� ��� ����� ����� �� ���� ���� �� ����. �� �� � � ��� �� ��� �����* ���� � ������ ��/���� �������� � ��� ��� �������� ���������� 1��� � # �������%&&&� �������� � ����������� ���� �� ��� :������� ����� �� ���� �/*�� � �� �� ���� ���� �/ �������� ���� ��� - ���� ��� ���� � ���� ������ ������ �� ����� ������� $% � ������� �%. ������� ������������ ���� ���� �� ������������

%�� $��� ����� �" ��� ��� ��� ����� �

���� �/�� � � � ���� ��� �������� �� ��/���� �� ����������� ����/�� � �� ����� �� $�� � !������� �%&&B�. ��� ��� ��� �������� ���������� ����� � �� �� �� �� ��� �������� �� ����� ����������������� ���� ����� ������ ����������� ��������� ��� ������ ��� ���������� ��� �/�� � �� ��� . ��� ���� �� �� ��� � � �/�� � � ������� ��� ������ ����� ����� ��� ��� ��������� �� ���� ���� ����� � �������$%�� ��� ���� �� �� ���� ������ �� ��� ���� �� �� ��� ����������� ��������� $�� � !������� �%&&B��

Page 133: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%%( -��F "-� 'Q #N-;�F#$

$8�8�8� ��0�/�� �������0�

� ���� �/�� �. � ������*��� ��/���� ���� ����� �������� �� �� �������� ���� ��� ����������� ���� ������� ������� �� �������� �� ���� ����� ���� �� ���� �$�� � !�������. %&&B�� ��� ��� ��/���� �� ����� ���� � @�@�

��� �� ������ �� ��� ������ ����� ��� ����� ��� ��� ��������� �� ���� * ���� ����� �������� ��� ��������� �� ������ ����� ����� ������� ��� �����������. ����� ���� ��� ����� ������ ����� ����� ��� �� �� ���*���� ��� ��� ����� ���� �� ��� ��������. �������� ��� �������� ������� ���� ��� ��� �� ����

"������� 2�� ����������� ���� �7���(.(*������� *������ �-� C(�@%

�*������ �4� @&�&B�*������ �"� A(�B%

(.(*������� *����� ��� A�AE(.C*������� *����� �#� %)�D)(*;���� *������ �2� A(�B%

�*1�/�� �,� C&�A(4��6��� �1� D)�CC

�� � @�@K 2�� ��/���� �� ���� ���� ��������. ���� �� ���� ��� ��������� I$�� � !������� �%&&B�J�

$8�8�8� ���/����0� 0� 3� ������2 �0��� ��30� �0� ���//��0� �5> �����2

��� ��������� �� ���� ���� �� ��� �������� �� �� ������ �� ��� �*� ������ �� ������� $%� ��� ����� ���� �� �� �� �� �� ��� �� ��� ��������� �� ������ ��� ���� ��� ��� ������ � ����� �� �� � @�@� 4���� ���� ����������� � �� ����� ����� ��� $+! ������� �� ����. ����������� ����� � ���������� �������� ��� ���� �������. � ����� �� ��*��� @�E� ��� ����� �� � �� ����� @�E ����� �� ��� �������� �� �� � @�@ ���� �� ���� ����� ��� �� ��� �� ���������

Q��� ���� ��� �������� � ���+��� ���� ����� 6�������. ��� ���� �� ���� ������ ����� ����� �� ��� ���� ������� �� ���� � -� ����� �� ������� $%. ��� �� �� �� ��������� ������ ���� ��� ���� �������� � � ��� ��� �� �� ��� ��������. �� �� ��� ���� �� ���� ��� �� ����� H )�%%������� ���� ���� C�% �� ������� $% �� �� �� ��� ������ �� ����� @�E�� ����� ��. ���� �� ���� �� ������ �� ������� $% �� �� ������ �� ��� �� ����� ��� ��6� �� ����� �/���� ������ ������. � ��� �*��� �� ��� �������������� �� �� ����� ���� �� ����� �� ����� @�@�

Page 134: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %%C

2����� @�EK ������� ����� ������ ��� 0���� ��� ���������

T3T1

T2

T4

T5

T6

A B

C

G

H

T7

D E

F

2����� @�@K $������� �� ���� ���� �� ���� ������� �� ������� $%�

$8�8�8% ��� �0� 0� �� /

��� ���� ���� ���� ������� �� ������� $% �5��� ���� ��� :������� ���*���� � ����� �� $�� � !������� �%&&B�� ���� ������� ��� :�������

Page 135: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%%E -��F "-� 'Q #N-;�F#$

����� �� ����� @�A �� �� ����� � 1������. ��� ����������� ���� �� $��� !������� �%&&B� �� ��� �� ������� �� ���� �� �� �����. ����� �� ��� � �� ��� ��� ������� �� ������ ��������� �������� ���� ����� �� ��� ��� �������� :�������� ��� ���� �������� ���� ���7 . �� ������ ����� ��� ������������ -� ����� ��� ��� ���� �����. ��� ���������� �� �� � @�A �� ������� ����� ������������. ��� ������ �� �����. ��:�/ ����� � ��� ���� ������� �� �� ��� �� ���� ���� ������ ����� � ���� ������� �%���� ������������ ��� ���� �������� �� ���� �� ������ ������ � ������������ 4�� �� ���� ����������. ���� �������� :�������� ��� �������� �� � �� �� ���� ��� ��� :������� ������ ���� ��� ������ �������� ������� �������� ��� ������ �����/���� � D W� ��� ��� :����������� �� $�� � !������� �%&&B�� $���� ��� ����������� ���� �� $�� �!������� �%&&B� �� �������� ���� ���� ����/���� ��� � ��� ��� �� ���. �� �� ��� � ��� ��� �� ����� ���� ���� �� ��� ��� ��� ������� :�������� � ���������/�. �� �� �������� �� ����. �������. ��� ��� ������ ����� ��� :��*����� �� ���� ������ ���� �. � ������� ���� �� ��� � ���� ���� ��������������

T3

T1

T2

T4

T5T7

T6

A B

C

D E

F

G

H

2����� @�AK $������� �� ���� ���� �� ���� ������� �� $�� � !��������%&&B��

Page 136: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %%@

������

�������� �

��

��

������������

�������������

�%

-74

(B

%(

%A�B(

+���������-H)�&&B

4�������1H)�&&D

�(

"7�

CD

%@

(�D@

+�������

��

4T"

H

)�&&&D

+�����������������1

H)&&D

�C

47"

A%

C)

D�E(

+���������4H)�&D@@

+���������"H)�&D@

�E

27,

AC

CD

%)�%E

+�����������������2

H)�&&@

+���������,T1H)�&&@

�@

�7#

AE

(D

A)�@%

+����������H)�&&E

+���������#T2H)�&&@

�A

,71

EE

C&

%D�)D

+���������,H)�&D@

+���������1H)�&(

�B

#72

%CD

BC

@&A�)

+���������#H)�&D

+���������2H)�&&

�� �@�AK$�����������������������:������������������ �������� ����������������������������� ������

�� �@�@�

Page 137: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%%A -��F "-� 'Q #N-;�F#$

%�� $��� ����� �" *������� ��� *+,)

- ���� � �/�� � �� �������� �� ����� ��/���� ���� � 6������� ������ �������� �� $�� �� ��� �%&&@�� ��� ��/���� �� ��� � ���� ������ *;�4# ��/����� $�� �� ��� �%&&@� ����� ��� �������� �� ���� ��/������ ����������� ����� �� ���� �������� ��� ����������� � �� $���� ��� �%&&@� �� ����� �� ����� @�B �������� ���� ����� ���� ���� �������. ����� ��� ���� ������ ��� �� ��� �Q 2-" ���� ������� ����������� ��� ��� ���� ���� � ��� �� �� ��� ��� ��� ����� �����

2����� @�BK ����������� � ����� ���� ���� ����������� ���� ��������� * ;�4# �������� �$�� �� ���. %&&@��

$8�8%8� ��0�/�� �������0�

� ���� �� �� � ��� ������ ����� ������ ��� ��������� �� ����� ���������������. ��� ������ ����� ������ ��� �� �� � �� ��. ��� ������ �� ���*����� ���������� � �� ����� �� ����� @�D� 1���. ����������� � �������. �������� ���� ����� ���� ���� ������ �. � �� �� �� ��� ���� *���� � ��� �5����� ���������. � �/������� ���� ����. ����� ����� ��� �� ���� ���� ���� �� �/� ����� ��� �� ���� �� ���� ��� �� �� ����. ������� ������� ����� ��� �%&�'(� �������

Page 138: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�(� $�������� �� �������� ��������� %%B

$8�8%8� ���/����0� 0� 3� ������2 �0��� ��30� �0� <�3�� 0� 3<5���� �3���

'��� ��� ���� ����������� � ��� ��� ��/���� �� ������ ��� ���� ����.� ������ ����� ������ ��� ���� �������. ��� ��������� �� ������������������ �� ����� 2��� ����� @�D. �� �� �� ���� ��� ����� �� ������ ������� � �� ������ ��� �� �� �������� 2���� �� . �����������. �� ������� ��� �� �� �� ������ ��� ��� � �������� ��������� 1������. �� �� ���. :�/ ��������� ���� ���� �������� �������� �. ��� ����������� �� �� �� ���� ���������� ���� �� �� ��� ����� �������� ����������� #/������� ���� *����. �� ��� ����� �� �� �� �� �� ���������� ��� ��� � �������� ����. ������ ��� ������ ����� ������� �� � ��� ��� � ������� � �/����������� ���� �� �� �� �� � ��� �� � �������� ���������. �� ������� ������ �� ��� ����� �������� ���������� �������� ����� ��� �� ������� ��� ���� ��� ����� �� ��� �������� ����������� �� ��� ����� 6�������. � �� ���������*����� ���� �����

2����� @�DK ������� ����� ������ ��� ������ �������� ���������� ������� *;�4# ��������

$8�8%8% ���/ ��0� 0� �� /

#/������ ��� ������ �� ����� @�D. ��� �/���� ������ ����� �� ���� ���*������� �� ���������� ���� ���� ���� ������������ ��� ������. �������.�� �� ���� ���� ���� �� ������� ��� �� ��� �������� �� ���� ��� ���� �� ���� � ���� 4�� ����� ������� ��������� �� ����� �� :�/ � �� ������� � �������� � �� ������� ��� ��� � �������� �� ��� �� �������.

Page 139: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%%D -��F "-� 'Q #N-;�F#$

���� ���� �� �� �������� �� ������ ����*������ �������� "��������� �.����� �� ��� ����� �� ��������� ��� ��� �5����� �������� ����������.����. ��� �� ����� �������� ������� $��� ����� ���� ���7 ���� ����� ���� ���� � ����������� �� �������. � ��� CE W ������ �� ���.������ �� �� ����������� ���� ���� ��� �� ���� ��/������� ���� ����� ��������*����� ���� ������

��� � ���� �� ������������ �����

%� ������ �" ������ ������������ �������

- ������ ������ �� ���� ���� �� ��� ������ �� ����� �� �5����� ���*������ �� ���� ������. ������� �� ���� ����� �� � �������� ��� ���� ������ �������� ��� ��� �� ������� �%� ��� ����� ���� �� �� � ������ �������� �����. � ��� �� �� ��� �� ����� � �� ����������� ��/������������� ��� �������� �� ��� �������������

$8%8�8� ���//��0� 0� ��3��0/ ��� :���

���� �/�� � � � ���� ��� � ���� ���� ���� ���� �� �� �������� �������� ��/���� �� ������ � ����� ��� � ��� ���� ������ �� ���������� ����� ���� ������������. � �� �� �� ��� �Q 2-" ��� ��� ��� ���� ����. � ��� �� �� ��� ��� ��� ����� ����� ��� ������ ��������� �� ����� �� ����� @�&�

2����� @�&K ������� ����� ���� ��� ������ * ���� ���������

��� ����� �� �� ���� ������� � �� H )�(( � ��� ������� ��:�/ �*��� �� ����� H %�)(� -�� ���� ������� �% �� ���� �/�� �. ������� ((���� ������ ����� �� ��� �� ���. �� �� ��������� �� �� H %B�

Page 140: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %%&

�� ������ ����� ���� ��. ����������� ���� �������� ���� ���� ��� � �����7 ��� ���� ��������. ��� ������ �� �5����� ��� ������������� �����.�������� ���� ��� ����������� ���� �� ��� ���������� �� ����� �� ����� @�%)�

2����� @�%)K +���� �� ��� � �������� �� ��� ���� ������ ��� ������ *���� ���������

��� ���� ����� �� �������� ���� ��� ��6� ������������ �� �� � ����������� ��� ��� ������� � ��� ��� � � ��� ������� Q��� ���. ��� ��� �������������� ��#�'�� H )�%@. �� ��� ����� % �� ������� �% �� ������.������� ������ ��� ��� ���� @ W �� �� ��� �� ���� " �� �. ��� �������� �� �� �� H %B �� �������� 2�� ��� ����. ��� ������� �� ���� �� ������ %A. � �� ��� �� ����� ����. �� �� ��� �������� ��� ��:�/ �������� ����� ������������. ���� ���� �� �� � ��� ��� ������� ��� ���� ������� ������� %�(E � (�%(�

$8%8�8� ���//��0� 0� �3��0/ ��� 0/ ���

��� ����� ��/���� �� ����� � �� ���� ����� � 6�������. � ��������� ������� �� ������ ���� ���� ������� �� ���� ���� ����� � ���� �/�� �.���� ����� �� �� ������ �������� ���� ��/���� �� ����� � �� ����� ��� 6�������� ������������ ��� 6�������� ����������� ���������� �� ������ ����������� �� )�D% ���� ��� �������� �������� �� ��� ������ �� � H% ��� ��� ����������� ��� �� �� ��� ���� ������ �� ��� Q+�F ��� ��� ��� ���� ���� � ��� $+! ������� �� ���� ��� ��� ����� ����� ��������� ����� ���� �� ����� �� ����� @�%%�

4� �� ����� ������� �%. � ����� ��� 6������� ���� ������. �� ������ �� �� )�%( � ��� ������� ��:�/ ���� �� ����� H )�D&� -�� ���� ������� �% �� ���� �/�� �. � ������� () ���� ������ ����� �� �� ��������� ��� �� ���. ������� �% ������� �� H %B�

Page 141: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%() -��F "-� 'Q #N-;�F#$

2����� @�%%K ������� ����� ���� ��� ����� * �� ���� ���������

�� ������ ����� ���� ��. ����������� ����� �������� ���� ���� ��� � �����7 �� ���� ��������. ��� �5����� ��� ������������� ��� ��� ���*���������. �������� ���� ��� ����������� ���� �� ��� ���������� �� ����� ������� @�%(�

2����� @�%(K +���� �� ��� � �������� �� ��� ���� ������ ��� ����� *�� ���� ���������

��� ����������� �� �������� ��� ����� �������� �� ��� ��� ���� ���������� ��� ������ ������������ �� ���� ��� ��� � ��� ������� ������� �� ���������� �� ������ �� D)�B( W �� ���� ����� � ��� �� 6�������������� ��� � ��� ������ ���������� �� ������ �� &&�& W ����� � ��� ���� ��

Page 142: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %(%

�� ����� @�%( ������ ��� ������� ������� ��� ���� ������ �� �� �� H%B. �/���� �� ��� ���. ����� �� �� ���� �� �� %D� ��� ��:�/ ����� �� �����/�� � ����� ���� %�&C �� (�%D�

$8%8�8% ���2� 0� ���3���9��

$��� � 1�� �� �%&&D� ���� � �/�� � �� ������6��. �������� � E))���� ���� ������� ���� ���� �� ��� ���� %C ����� ����� ��� ��� ���� �� ���� � �� H B� ��� ��� ����������� � �������� �� ����� �� �� � @�B�

"�������� �*�� �7���� %A)�)�� CB)�)� (E)�)� (@�)�� @�)

��� 2 �� D))�)������ "�������

���������� ��� � %)@�������� ����� E))

�� � @�BK 2�� ����������� � ������ �������� �� ��� ��� �� ��� ����*��6�� I$��� � 1�� �� �%&&D�J�

��� ������ ����� ����� ����� �� ���� �� �� �� ���� �/�� �� ��� �� ���� ������� � ������� ����� � ������� 4�� �� ��� $+! ������� �� ������� ���� �����. ���� ����������� � ��� ���� � �� �� � ��� ����������� ���� ��� ����� � �� ����� �� ����� @�%C�

2����� @�%CK ������� ����� ���� ��� ����� * ������ �������� � E)) ����

Page 143: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%(( -��F "-� 'Q #N-;�F#$

2��� ����� @�%C. ��� �� ���� ������ �� ��� ������� ������ � ������ ����� ���������� �� �� �� H )�ED. � ��� ���� ������ �� ����� �� � H %C. ���� �� �� ��������� �� � ������� ��� ����������� � ����. �� H A*B ���� ������� �%� $��� � 1�� �� �%&&D� ����� ��� ��� ���� �� �� � ����B� ���� �� ������ �� ����� ����� ;�"��*���� � ����. ����� � � �� ��� ��� ��������� ��� ����� ;�"��*���� � ���� �� ���� ���� �� �������� ���� ���� ���� ��. � ������� �� $������ �%&EA�� $���� 1�� �� �%&&D� ������ � ���� ��. �� ��� ���� �� ���� �����. ��� �����5������ �������� ������� ��� �������� �� ������ �� �� ������ ��� �������������� �� ���� A� ��� ������ ����� ��� ����� ��� ������� �������� � ������� ���������� �� ���� ������ +������� ���� ���� ���� ���7 ����� ��� ���� A � B �� ��� � ��� ��� ���� ��������

%�� ������ �" ����&� �- ������������ �������

$8%8�8� !�, ��1 ��

���� �� � �/�� � �� ��� ������� �( �� �� �� �� ��� ����� ��� ��*�� ���� �� ���� ���� ���*���� ��� ��� ��/���� �� �� ������ �� ������� �� ��� �� *����� ��/���� �� ���6���. �� ���� � /� ����� ��� ��/������ ����� ���� ����� ����� �5����� ��� �������������

��� ��������� �� �������� �� ���� �/�� � �� � �������� �� %) ���. ������ �� E) ����� �� ��� �� ���� 2� ����� ������� �(. ��� ���� ���� ���� ������� ������ ����� ����� ��� ��� ��� ����� ���� �� ��� �������������� ��� ���� ������� ��� �� ��� $+! ������� �� ���� ��� ���� �����.� �� ����� �� ����� @�%E�

2����� @�%EK ������� ����� ����� ��� ���6��� * �� ���� �������� � ����� ���� * /� ���� �������� � %) ���

2��� ����� @�%E. �� �� �� ���� ��� ��� ����� �/���� ������ ����� ��

Page 144: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %(C

������� ���6��� � �� ����. ����� �� ��� ����� ��� �� ��� �������� ������� ������ ��� ���� 2��� ������� �(. �� �� ��� ��� ��� ��� ��� ���� �� �������� ���� ��� ���*��. � ��� ��/� ��� �� �� ������� ��� 0���������� ����� ������ ���� ��������� ���� �� ��� ������ �� ����� @�%E. � ������ �� ��� ��� ���*�� �� �� ���� �� �� ��� ��� ����� ���� ������ �� ��� ������ ����� ����� ����� �� ����� @�%@� ��� �� ��� ������������� ����� �� ����� @�%A�

III

II

I

D

S

B

F

2����� @�%@K M���� ������ ����� �*���� ��� ���6��� * �� ���� ��� ���� * /� ���� �������� � %)���

2����� @�%AK ����� ���� �� ��� �������*�� �� �� ��� ����. ��� 4�N��/���� ���������

��� ��/� ���� ���� ��� ����������� �� ����� ��. ����� ��� ��� ������ ������ ����� ������ ���������� ��� ����� �� �� ������� ���� �� �� H )�CD�-������� �� ������� �(. ���� E) ����� �� ��� �� ���. ��� ���*�� ���� �� � �� � �� H (E� ��� ��� ���� �� � ���� ����� �� ����. ��� �� ��������� ������ ����� ���� �� ����� @�%E. ����� ����� % ����� ��� ������������� � ������ ������ �� �� ��� � �� ���� ������� ��� �� H )�EA� �������������� �� ��� ����. �� H %C�

+������� ���� ���� �� ��� ������ �� ���� �������� �� ���7 . � ������5����� ��� ��/���� ������������� ��� ���� �� �� ��� ��� �� �� � @�D�

��� ������������ ���� �� ��� ���� ����������. �������� ���� ���6��������� �� ��� ���� ��. � ��� ���� �� ���� � ������ � ���� E) ������/� ���� ������ � ��� ������� " �� �. ��� ���� �� �� �� � @�D ������ ��� *������� �( �� ���� ��� � �� ��������� ��� ������� �� ������ ��� ���� �/�� ���� ���� ���*���

$8%8�8� �<��0����0� ��1 ��

- ������� �( �� ���� �� �� ���� ��� ��� �������� �� ��/���� �� ���������������. ���� ��� ��0������ �� � ������ ��� ������ ����� ��� �������� ��� ����� �� ���� ���� �� ���� ���� ���*���� ��� ��� ��/���� ���*���� ������. ����� � (.C ������ ����� �(C;4�� ���� �/�� � �� ����

Page 145: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%(E -��F "-� 'Q #N-;�F#$

"���������� 2�� % 2�� ( 2�� C4��6��� )�CC )�%@ )�@)�� ���� )�CC )�B) )�C@N� ���� )�CE )�%@ )�%@

�� ��

- ������� �( (E %C ��������(&���

2�� % (C %( )�CC2�� ( (C %E )�B)2�� C (C %% )�C@

�� � @�DK >��������� �� ������� �( ��� 4�N ��/����

����� ��� ��� ��� �5����� ��� ������������� � ���� ���. ��� �� ��� ������� � %) ��� �������� � �� CA ������

-���. �� �� ����� ������� �(. ��� ���� ���� �� �� ������� ������ ���������� ��� ��� ��� ����� ���� �� ��� ��������� � ���� ���. ��� $+!������� �� ���� ��� ���� ����� �� ���� �� ��. � ��� ������ ����� �������� ����� �� ����� @�%B�

2����� @�%BK ������� ����� ����� ��� ���6��� * �� ���� �������� � ����� ���� * /� ���� �������� � %) ���

2��� ����� @�%B. �� �� � �� ��� ��� ������� ������ � ������ ����� �� ������������ � (C;4� ���� �� ��� ����� ��� �� ��� �������� ����� �� ��������� ���. � ������� �( ����� ��������� ��� ��� ��� ���� �� ���������� �� ��� ���*��� ���� �� ���� ��:���� �� ��� 0���� ������ ����� �����.����� �� ���� ��� �� �� �� ��� ��� ���*�� �� �� ���� ���� ��� �������� ��� ������ ����� ����� �� ����� �� ����� @�%D� ��� �� ��� ������������� ����� �� ����� @�%&�

Page 146: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %(@

III

II

I

D

S

B

F

2����� @�%DK M���� ������ ����� �*���� ��� ������ * ����� � ��*��� * (C;4 �������� � %) ���

2����� @�%&K ����� ���� �� ��� �������*�� �� �� ��� ����. ��� ��� ��*������� ��/���� ���������

4� �� ����� ������� �(. ����� �� �� ��� �� �������. ����� ��� ��������� ������ ����� ������ ���������� ��� ����� �� ������� ���� �� �� �� H)�@)� #�� ����� CA ����� ���� �� ���� ������� �(. �� �������� ��� ������*�� ���� �� � �� � �� H %D� Q��. ��� ��� ���� �� �� ����.��� �� ��� ������ ������ ����� ���� �� ����� @�%B. ����� ����� % �������� ������� ������ � ������ ������ �� �� ��� � �� ���� ���� ��� �� H)�E%. ����� ������� �� ������� �( ���������� �� ��� ����. �� H (D�

+������� ���� ���� �� ��� ������ �� ���� �������� �� ���7 . ��� ��� ����5����� ��� ������������� ��� ���� �� �� ����� �� �� � @�&�

"���������� 2�� % 2�� (4��6��� )�CC )�%@�� ���� )�CC )�B)N� ���� )�CE )�%@

�� ��

- ������� �( %D (D ��������(&���

2�� % %D (D )�CC2�� ( %D (D )�B)

�� � @�&K >��������� �� ������� �( ��� ��������� ��/�����

��� �� ��� ������������ ���� �� ���� ���� ����������. �������� �������6��� ������ � ��� ���� ��. � ��� � ���� ������ ������ � ���������� � �� ���� � ��. ��� ��� ���� �� �� �� � @�& ������ ��� ��������( �� ���� ��� � �� ��������� ��� ������� �� ������ �� ���� �/ �� ��������� ���� ���*�� ������ ��

Page 147: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%(A -��F "-� 'Q #N-;�F#$

%�� ������ �" ��� ����� ������� ������������ �������

$8%8%8� !�, ��1 ��

$���� �� ��� �%&&&� ���� ����� ���� �� ��� ��� ��� �� ��� �����������.����� �� ������ �� �� ��� ��� ��� �������� �� 4�N ��/���� ����� ��.���� �� ���� ��� ��� �����. ���6���. �� ���� � /� ������ ���� ���� �������� ���� � � �/�� �. ���� ��������� � ���� � �5����� ���� ��� ���� ������� $���� �� ��� �%&&&�. �� � ������ ��� ������� �@ �� �� �� ��� ��� ������� ����� � ���� � �� ����� ��� ���������� �� ��� ��� ��/���� ������������ �� � �� ��� ����� ������� �� ���� �� ���� ��� ���� �/�� � � ���������� �� �� � @�%)�

"������� 2�� ��� � ��� �7��� ������ ������4��6��� () )�&&@�� ���� A@ )�&DN� ���� %@ )�&&

�� � @�%)K 2�� ��/���� � ����� ������� ��� ������� �@ �� �� �� 4�N ��/���� ���������

��� �������� �������� �� ���������� �������� �) �����. � ��� ��� ����� � ����� �&) W�� ��� ������ �� ����� �� ��� ��� �� ��� �� @). ������ �� A ����� �� ��� ���*����������� ��� ������ ����� ����� �� � *�� ��. �� ���� ��� ��� �� ��� ����*+������� ������� �� ����. � ������ ����� �� ����� @�()�

2����� @�()K ������� ����� ����� ��� ��� �������� �� 4�N ��/���� ����� ��� �� ����

��� �������� ������ ���� ��� ������ ����� ����� �� ������6� ��

Page 148: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %(B

��� � ���� �� �� � @�%%�

"���� ���#�� ����#��

4��6���*�� ���� )�E( )�(%�� ����*N� ���� )�E( )�%&���*���������� )�E( ��������������

�� � @�%%K ������ �������� ��� ������� �@ �� �� �� 4�N ��/�������������

1���� ������ ���� ���� ���. ��� ����� �� ��� ��� ��� �� ��� �� ����� ��� ���� ���� �� �� �������� ��� ��� ���� ��� ��� ���*�����������"��������� ��� ����� ��� ��/����. � ���#�� �� )�E( ���� �� � @�%%�. ���� �� �� ���#�� �� ������� �� �� ���#�� H )�@@� ���� �� �� ����������� ��� ���*���������� ��� ����. � �������&��$ H C� ��� ��/� ���� �� �� �*������� ��� ����������� ������� �������� 7 > � >7> . ������� ����������� ���*�� ����� ��� ������� ���� �� ��� � ��� �� ����#�� ���� �� �� �@�%%. �� �� � E�@ ���� �� � ��� �� ������������ ������ � ����#���. ��� ����������� ��� � ��� ��� ��� ������ �� ����� ���� ��� @) ����� �� ������ �� ���. �� �� �� H (E� Q��. ��� ��� �� ��� ��������. 7 > � >7> ������� �% �� �� �� ����� � �� ��� �� ���� ������ �� ����� �� ��� ���*���� ����������� ��� ��� ����� ��� �� ��� ��� ������� �� ��� ��� �� ����� ������� ��� ���� �� �� �� ���� �� �� � @�%(. �������� ���� ����������� ��� ��� ������� � ���. � ���� �� ���� �� ����������� �� ���7 �

>��� � ��������� �� ������� �@ -��� ��������������&��$ C E�� (E (E������ %) &��������� C& CD

�� � @�%(K "�������� �� ����� �������� ������ �� ������� �@ ����� �������� ��� 4�N ��/���� ���������

$8%8%8� &�1 �� 0� � ��0/�

���� �/�� � � � ���� ��� ����� �� ����� � ���� � ���� ���� ���� ������ ���. ��� ��� �������� �� ��/���� �� �*����� �. �*����� � �*����� ����� ��� �� ���� ��� ��� ������� ��� �/�� � �� ��� � ���*���� ��!�� �())%�. � �� ���� �����/�. �� �� ��� � � �/�� � ��� ��� �� ������ �� ������� �@ �� ����� �� ����� � ���� � �� ����� ��� ���������� ������� ��� ��/���� � �� � ��� ����� ������ �������� �� �������� �� �� �@�%C�

��� �������� �������� �� ���� ��� �� ���������� �������� �) �����. � ������ �� ��� � ����� �@) W�� ��� ������ �� ����� �� ��� ��� �� ��� �� B(.

Page 149: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%(D -��F "-� 'Q #N-;�F#$

"������� 2�� ��� � ��� �7��� ������ �������*4���� %)) )�&D�*4���� %)) )�&D�*4���� %)) )�&D

�� � @�%CK ��� ��� ��/���� � ����� ������� ��� ������� �@ �� ���� ��� �������� �� ����� �� ��/�����

� ��� ���*���������� �� () ������ 4�� �� ��� �Q P�-" ��� . ��������� ����� ����� ��� ���� � �� ��. � ���� �� ����� �� ����� @�(%�

2����� @�(%K ������� ����� ����� ��� ��� �������� �� ��/���� �� ����� ���� ��� ��� �� ����

��� �������� ������ ���� ����� �� ������6� �� ��� � ���� ���� � @�%E�

"���� ���#�� ����#��

�4���� *�4���� )�@@ )�)BE�4���� *�4���� )�E@ )�)D&���*���������� )�ED ��������������

�� � @�%EK ������ �������� ��� ������� �@ �� �� �� ��� �������� �� ����� �� ��/�����

-� ���� ����. ��� ����� �� ��� ��� ��� �� ��� �� �� �������� ��� �������� �� �� �������� ��� ��� ���� ��� ��� ���*����������� ��� � �� �� ���#��

�� )�ED ���� �� � @�%E�. ����� ��� ����������� ���� ������. �� �� ������� ���� ���#�� H )�AC� ���� �� �� ��������� �� ��� ���*���������� ��� ����.� �������&��$ H B� ��� ��/� ���� �� �� �������� ��� ����������� �������

Page 150: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %(&

�������� 7 > � >7> . �� ���� �� ����� ��� ���*�� ����� ������ ������ ��� � ��� �� ����#�� ���� �� �� � @�%E. �� �� � E�@ � ����������� ��������� �� ����� ���� ��� B( ����� �� ��� ��� �� ��� �� ���� �/�� �. ���� �� H E%� ����. ��� ��� �� ��� ��������. 7 > � >7> ������� �%������ �� �� �� �� �� ��� �� ���� ������ �� ����� �� ��� �������. �� ������ �� �6� ��� ����� ����������� ��� ��� ����� ��� �� ��� ��� ������� ����� ��� �� ��� �� ������� ��� ���� �� �� ���� �� �� � @�%@. �������� ���� ��������� �� ��� ��� ������� � ��� ����� �� ����������� �� ���7 ��

>��� � ��������� �� ������� �@ -��� ��������������&��$ B B�� E) E)������ %E %C��������� @B @D

�� � @�%@K "�������� �� ����� �������� ������ �� ������� �@ ����� �������� ��� ��� �������� �� ����� �� ��/�����

4�����. !�� �())%� ������� ����� �� ��� ��� ��� �� ��� �� ���������� �������� �� ����� ��� ��� �������� ��� ���� ����� �� �� H C%.�������&��$ H &. ������ H %). ��������� H @B. � ��� ������ �������� �� ����� ���� �� )�&) �� )�&A� $��� ���� �� ��� ����� ������ ���� ��� ����������� ��� ����� � ��� ����� ������� �� !�� �())%�. ����� � �������������� �� @ W �� ����� ��� ����� ������ ���� ������� �@. ���� ������� ������ �������� �� ��������� � ���� �� ��� ����� �� !�� �())%��

%�� ������ �" ����� � ������������ �������

$8%8)8� &�!� ��0� ��0�

��� ��������� �� ����� ����*���� ����� �;�4#� ������� ��� ���� ������������� � �������� �� ��������� ���� ������ �� �� *����� �/�� ��-�� ������ �� ������� �C �� ���� ����� �� ���� ������� ������� ��� �������� �� ������� �� ��� ���� ����� ��� �� ������� . ������� ������� ������� �/��� �� ��� ������ ��?���6*"������� �� ���. %&&B��

��� ������� ������������ ��� ���� ������ �� ����� �� �� �� �� � @�%A���� ������� ����� � �� �� ����� �� �������� � ������� �� ����� ��

������� E�%(. ����� �� ������ ���� �� ��� �����/� �� ���� �/�� ��

(3 �- &4T ��" 3 3�(��1'T� � '�

�E�%(�

� ���� �� �� � ������� �C. �� �� �������� �� ����� ������� ��� �������*�������� ������ �� �� �/� ���� �� ����� ����. ����� ������ ������� � � �� �� ���� �� �� � @�%A � �� ������� E�%( ��� ���� �� ��� ���. � �������� ���� ������� ����������� ���� � � H % ��� �� ����� �� �����

Page 151: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%C) -��F "-� 'Q #N-;�F#$

�&5�&" ) ��" 3 3 (3 �- &4 (��114353

' % ) %� ) % %

2�� ����������� )�B )�C

����������. ! C))��������. ��� %

������ �� ����������. � )�DC

�� � @�%AK $������������ � ��� ��/���� � ��� ��� ������� ;�4# �������� �������� � ������� �

@�((� ���� ����������� � �� ����� �� ��� �� ��� L F$'Q ������� ������ ���� ���� � ��� $+! ������� �� ���� ��� ��� ����� �����

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

MTBE

Methanol

i-Butene

Reactive equilibrium line

Vap

our

Ele

men

t F

ract

ion,

WA

V

Liquid Element Fraction, WA

L

2����� @�((K +������ ���� ���� ��� ����� ������� �������

-� ���� �� ������� �C. ��� ��������� �� ������ ����� ���� �� �����. ���� ����� ����� ���� ����������� � �� �� � �� ��� ����������� ���� �� ��� ���� �� ��� � �� ����� @�(( �� ����� �� ����� @�(C�

� ���� �� � ����� �� ������� ���� ���� �� ��� ������� ����� ���.�� ����. �� �� �������� � ���� ���� �� ���� ��� ���� �� ��� �������� ������2�� ���� ������ ��������. ���� ������ �� ��*�� �. �� �� ��� I)= %J ���������������. ����� ��� ������ � � �� �� �������� ���� ��*�� � ���� ������� �� ����� @�(E� � �� ���� ������6�. � �� ���� �� ������� �C.��� ��� ��*�� � ���� �� ��� ����� � ��� ��� � ��� �� �� � �� �����. ��� ��� ����������� �� �������� ���� � ��:�/ �����

- ������� �C ��� ������ �� ������� ����� � � ��� � ���� ���. �������������� �� �� ���� ��� ��� ����������� ���� ������. � �� �� ����

Page 152: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %C%

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

WA, Bot W

A, Top

Driv

ing

For

ce, F

Di

Liquid Element Fraction, WA

L

2����� @�(CK +������ ������ ����� ���� ��� ����� ������� ������ ����� �������� �� ��� ����� ��������

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

WA, TopW

A, BotD

rivin

g F

orce

, FD

i

Liquid element fraction, WA

L (re-scaled)

2����� @�(EK +������ ������ ����� ���� ��� ��� �������� ���� �� ������������ ������ ���� � �������� �� ���� ����� ���������

������� �� �� �� H )�CD� ��� ����� ��� ������� ��:�/ ���� �� ���� ���� ����� H )�@ �������� ����� �?���6*"������� �� ��� �%&&B� �� ��� �����/�� � ���� ��� ��� �� @ ���� ������ ����� �� ��� ���� ����� -�� ���� ���������� ��� ���� �/�� �. ������� �C ������� ��� ��� ��� ���� ���� ������ C �� ���� �� ���� ��� ������������ ��� ��� ����� �� ���� ���������� ��� ;�4# ������ �� ��� ��� � ������� �� ������� ������ � � ��������� �H )�&&B�. � �/���� �*������ ���� �� ��� ���� ��. ������ �� �/���

Page 153: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%C( -��F "-� 'Q #N-;�F#$

��� �� � ��:�/ ���� � �� H (�@� +�������� ���� �����. ��� �� ������ ���� ������ �� ��� ��1 ������ � �� -$�#Q� ������ ��� ��� ����. ��

H C �� ��� ������� ���� ������� �� ���������� ��0������ �� ��� ����� ����� �� �� ������� ����� ��� �������� ���

��� ������. � � ��� ��� ���� �� �� ��� ����� ��������� � �� ���������� ���. ���� � ������ ����� �� ����. ���� ���������� ����� ������������.��� ��� ������� ��� ���� ������ ��� ����������

$8%8)8� !��9��� ��0� ��0�

��� ���������������� �� �� ���� �� ������ ���6��� � */� ���. �� � ����* ������ ����� ������� ����� ��� �� ���������� �� ��� �� ������� ���� *����� - ������ ���6��� �� ��� ���� � ������ ������� �� ���� ��������������. �� ���� ����� �� ����. ���� ���� �� ��� ����. ��� ���� �/��� �� ����������� �� ����� ����. � � ������ �� ���� ����������� ��������� O&B �%&&B��

��� ������� ������������ ��� ���� ������ �� ����� �� �� �� �� � @�%B�

�&5�&" ) �3 �3 3 �&4"3 3 &���43 314353

' % % %� ) % (

2�� ����������� %

��������. ��� %������ �� ����������. � )

�� � @�%BK $����������� � ��� ��/���� � ��� ��� ������� 4��6��� ���*��� �� �������� � ������� �

��� ������� ����� � �� �� ����� �� �������� � ������� �� ��� �� ��*����

(�&4"3 3� �3 �3 3T &���43 3('� � 'T'��

�@�%�

� �� ��� � �� � ���� ������� @�% ��� ��� ������� ������ �� �� ��������� ����� ��� �� ������� � ��� ���� ����������� � ��� ���� ������� �������� � �� ��. ����� ������������ � ����� �������� � ������ ������� � ��+ � ���� ��� ����� ���� �� �������� � �� �� � ���Q+�F ��� �� ��� �� � �� �� ��� ������� ��������� �� ��� ���� �����

��� ����� ���� ���� ����������� ���� �� ����� �� ����� @�(@�-� �� �� ���� �� ����� @�(@. ��� ���� �� � ���� ���� ��� I)�CC= %J ���*

�������� ����� ���� �� ������ ������� 4 ����� �� ������ �� ���� ����.� ��� � ����� ��� ������� ����� ����� ���� � �� '��� ��� ��0������ �� �������� �� ���� ������� ���� ���� �� ��� ��. �������. �� ����� ���� ������

���� ����� ����� ��� � ����� � ���� ������

Page 154: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %CC

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Vap

our

Ele

men

t F

ract

ion,

WA

L

Liquid Element Fraction, WA

L

2����� @�(@K +������ ����� ���� ���� ��� ��� ����� ���6��� ��������������

���6��� � ��� ��� �� ��� �� ��� � ��/���� �� �� ���� � */� ��� � ����������

��� ������ ����� ���� �� �� ������� �� ��� ���� �� ��� ����� �������� ����������� �. � �� �� ����� �� ��*�� � ����� �� ����� @�(A

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

Driv

ing

Fro

ce, F

Di

Liquid Element Fraction, WA

L

2����� @�(AK +������ ������ ����� ���� ��� ��� ����� ���6��� ��������������

'� ���� ����. ��� ����� �� �� ������ �� �� ����� ������� �C� � ��������� ���� �� ��� �� %C ������� �����. � �� �� ������� � )�@� Q��. ��

Page 155: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%CE -��F "-� 'Q #N-;�F#$

�� �� ������� ���� ��������� ���� ����� ���� -$�#Q� ��� ������ ��� ��� ������ � ��������� ��� ��� ��� ��� ��� ����� �� �������. ��� ���6��������� ����� ������� �/���� � ��. �������� � �� � ��� ������� ���� ������ �� ��� ��� � ���� A. ������� �/�� � ������� ��� ���������� � �������. �� �� ���� �� ���� ��� ��� ��� ������� ������ ��� ������� ������������ � � ������ ��� ������. � ������ ��� �� $���� �())(� � ��� ������ ����������� ��� ��� �5����� �������� �� � ��� � ���� ��

%�% .���� ���� " ����������� �����

���� �/�� � � � ���� ��� �������� �� ��� ��/���� �� U ����� �������������� � ��U� - :������� �� ������� �� ��� ���>����� ����O� ,����%&&E� ��� ������� ����� ��� ��/���� ���� ���� �������� �� ����� ������������ �� �������� �� ��� ��� �� ���������� ���� ���� �� �������� :������� ������� ������6�� �� ���. �������6�� �� ��� � ������6�� �� ���. � �� �� ����� �� ����� @�(B�

T-2Deethanizer

C2

V-3

T-3Depropanizer

C3

V-4

T-4Debutanizer

C4's

Gasoline

2����� @�(BK 2 ������� ��� ��� �������� �� �����. ������. ������ ���� ����

���� � ����� ������������ ��� ��� :������� �� ����� �� ��� ���>���������O� ,��� �%&&E�� 4�� �� ��� ��� ����� �������. ������ ����� ��� �������� ��� ���� �� �� �� ���� ��� ��/����� 2�� ���������. ��� :��*����� �� ���� �� ���� ��� ����� �������� �� ��� ���>����� ����O� ,����%&&E�. � ��� ���� �� �� ��� ���� ���� ��� �� ��� ������ ����� �������� ������ ���� ����� ������� �� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�� ��������������� ��� ��� ���� ������� �� ��� ����*+������� ������� �� ������� ���� ������

$8%8$8� �������0� 0� 3� �����0���0� �/��

��� ��� ����� ������� �� ��� �������. � ����� �� �� � @�%D� ��� ����������� ������ �� ��� �������� �������� �� �����. ������. ������ ���� ���. ����� ��� ���. ������ �� ��T ���������

���� ����� ����� ��� � ����� � ���� ������

Page 156: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %C@

"�������� 2�� % ���*�� �7��� 2�� ( ���*�� �7���Q������� )�))E) )�)@

"���� ��/�� )�)BD& )�D(;����� )�&)A) %�D(#���� @&�%E)C @A�B@������ DB�)@@& &&�DD�*4���� ()�ACED C@�E%�*4���� @(�@((E AD�%)�*������ %)�CE@E E�@E�*������ ()�&)@C (%�B&

1�/�� � ������ %E�%AC( %C�A(������ "�������

���������� ���� CD�DD CD�������� ���� CD&A E(E)

�� � @�%DK 2�� ����� ������������ ��� ��� ���� ��� ����������� � �� I���*>����� ����O� ,��� �%&&E�J�

��� �������� �� ���� ���� �� ���� ������� �� ��� ���>����� ����O� ,����%&&E� �� ����� �������� �� ���������� ���� ���� �� ����� ��� ���� �� *��� �� ��� �����6��. �� ��� �� ��� �������6�� � ��� ������6��. ������ �� ����� @�(B�

��� �� ���� ��� � �� ��� ����� ��� ��� ������� �������� �� ���� ������ ���� �� ����� �� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�. � ����� � ������� �� �� � @�%&. �������� ���� ��� ���� �� ������ ��� ��� ���� ���� ��*������ �� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E��

"������� �� �*( �*C �*E���� ���� $����� � $����� �

�������� ���� (&C) %B@D B&(���������� �"� � EC�@ EC�@�������� ��

��� ��� �������� ���� (&AE�@ %B&(�@ D(A�@"� ��� [� ���� CE�@ CE�@ CE�@

+��� ����������� $���� (@ (C C)2�� ���� ������ %C %% %A

+�:�/ +��� (�BCD (�&@) %�DCA'����� ������ +�� ���� �7��� %%B�C) %DB�A& %BB�@(

"������� ���� �,M7��� *(�ADC *&�C&( *&�)AA+���� �� ���� �,M7��� &�%(E B�B@@ B�E@(

�� � @�%&K "� ��� � � ���� �� ���� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E��

Page 157: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%CA -��F "-� 'Q #N-;�F#$

$8%8$8� ���/����0� 0� 3� ������2 �0��� ����0��3

���� �/�� � �� ���� ���0��� �� ��� �� ������ �� ����� ������ ����� ���������� -� ����. ��� ���������� �� �������� �� ������� $%. ���� ������������ �� ��� �� ���� ������ ��� �������� �� ���� �� ������� �E.� �� �. ��� ������ �� ���� �� ������ �� ������� �%�

� ���� �� �� � ������� $%. ��� ������ ����� ����� ��� ��� ����� ������ ��� �������� ���� �� ������� � ������� ��������� � ���� ���. �������� �������� ���� �� �����7������. ������7�*����� � �*�����7�*������� ��� ������ ����� ����� ��� ��� ����� ����� ���� �� ��� ���������� ����� �� ����� @�(D�

2����� @�(DK ������� ����� ����� ��� ��� 0���� ��� ���������� � � H%))) ���

��� �5����� ��6�� �� �/���� ������ ����� ����� � �� ������� ��� ������� �� ��� �� ��� ���� �� ���� ������� $% �� �� ��� ��� ���� �� ���� �����7������ ���� �� �� ���� ��� ����� ������ ������. ���� �� ��� ��������7�*����� � �� � �*�����7�*�������

��� ��/� ���� �� ��� ����� �� �� �������� ��� �������� �������� �� ����� ���� �� ��� ���� ���� ���� �� ���� �� ������� �E� ��� ���� ������ ���� ������� �� �� � �� �� ��� ������ ����� ����. ��� �� ��� ������� ���� ��� ��� ��� ��� �������� �� ��� ������6�� �� ���. �*(.� ��� ���������� �� ��� ��� ����� ��/����� ��� ���������� �� ��������� �� ����/���� � CD��. � ����� �� �� � @�%D� '� ��� ���� �� ��� ������� ����. ��� ������ ����� ���� �� � �� ��� ��� ��� ���� ������������ ���� ��� ���� � ����� ����� �� ����� �� ����� @�(&�

'��� ��� ������ ����� ���� ��� ��� ��� ��� �������� �� �/� � ������������� �� ��� ��� �����. � ��� ���� � ����� ����� �� ��� �� ������ ����. ��� �������� �������� �� �� �/�� ��� �������� ��������

Page 158: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %CB

2����� @�(&K ������� ����� ���� � ���� � ����� �������� ��� ����� *������ ������ � � H CD���

�� ������ ������� �� ������� �E. �� ��� �� ���������� �� ��� �/����� �� �� ��� ������ �����. � ������ �� ����� @�(&� 2��� ���� �� �� ��� ������ �������� �������� �� �� ��� �*( ���� �� ����/���� � (@)) ���

Q�� ��� �������� �� ��� ������6�� �� ��� �� �/�. ��� ��/� ���� �� �� �*������� ��� �������� �� ��� �������6�� �� ���. �*C� ���� �� � ���������������. �� ����� ��� ��� ���� ���� ��� ��� ��� ��� �������� �� ���*���� � ������ ������������ ��� ��� ���� ���� �� ������ ���. ������� ���� � ����� �������� ��� ��� ��� �/��� ��� ������ �������� �� ����������� �� ��� ��*(�� ��� ���������� ���� ��� ���� � ����� �������� �������� ��� (@)) �� �� ���� � AB��� 2�� ���� ���������� ��� ������ ��������� ���� ��� � �� � �� ��. ����� �� ����� �� ����� @�C)�

2��� ��� � ��� �� ����� @�C). �� �� ��� ������ � �� ������� ��� �������� �� ����������6��. �*C� ��� �������� �� ��� �� ���� � ��� ����� �������������� ��� �/���� ������ ������ ���� �� �� �������� �������� �� %@@) ���� ��� �� ����

��� �������� �� ������ �� ��� �� �� ��� �� ��� ��������� ��� ���*������� ������������ �� ��� �/���� ���� � ����� �������� �� %@@) �� ��������� �� �� %)) ��� ��� ������ ����� ���� ��� �� ��� ���*������ ����� �� ����� @�C%�

-� �� �� ��� ���� ����� @�C%. � �������� �������� �� %))) �� �� ���������6��. �*E ���� �� �� �����

2�� � ��� ������ �� ��� ��� ����� �� ��� ����� ������ ���� ������ ���� �� �� �������� �� ������� �%� ��� ������� �������� ��� ���*��� ����� ��� ��� ����� ����� ���� �� ��� ��������. � ��� �������� ����*������ ��� �������� ��������� �� ��� ����� �� ���� �� ����� �� �� �������. ������ ��� ��� �������� ��� �� CE�@ �� �� ��� �� ��� ����>����� ����O�

Page 159: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%CD -��F "-� 'Q #N-;�F#$

2����� @�C)K ������� ����� ���� � ���� � ����� �������� ��� ������ *�*����� ������ � � H AB���

2����� @�C%K ������� ����� ���� � ���� � ����� �������� ��� �*������ *�*������ ������ � � H %))���

,���. %&&E�� ��� ������ ����� ����� ��� ��� ����� �� ��� �� ����� �� �����@�C(�

- ������� �% �� �� �� �� ��� �� ��� ����� �� ���. ����� ��� ����� � ��� ���� �� ���� �� ���� �� �������� ��� ��� �����. �� � ��� ���� �� �� ������� �� � @�() �������� ���� ��� ������������ ������ �� ����� �� ��� �� ����

$8%8$8% ���/ ��0� ��� ��� �0� 0� �� /

��� :������� ��� ��� ����������� � �� �� ���� ���� �� �� ���7 ���� �������� �������� �������� �� ���� �� ������ ����� ��� ������� ���

Page 160: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�C� ������ �� ���� ���� �� ���� %C&

2����� @�C(K ������� ����� ����� ��� 0���� ��� �������� � �����������������

�*( �*C �*E��������. �� (@)) %@@) %)))

Q����� �� �����. � (@ (C C)�� )�EA )�@) )�EA

2�� ����. �� %C %% %A

�� � @�()K ������ � ������ ���� ������ ����� ��� �������

���� �� �� ������ �� ��� ���� �� ������ ���� ��� �������� ���� ��� ���*>����� ����O� ,��� �%&&E�� ���� ��� � ��� �5����� ��� ����� � ������ ����� ���� ���� ��. ��� ���� ��� ������������ ������ ������������. � ������� �� � @�(%�

��� ���� �� ������ ��� ��� ������ ����� �������� ������ ��� ������� ���*�����. � ������� �� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�� ��� ����. �� �������� �������� �� ������. �� � ��� �� �� ��� ������� �������� �� ������������ �� ������� $%� ��� ��� ���� ������� ���������� ��� :��������� ���������� ���� ��� ������� ��� �������. ������� �� ������� �%�L��� ������� �� �������� ���������. ������� �E ������ � �������� �������� ��� ��������� ��� ������� �� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�� ��� ������� �� ���� ���� ��������� ��������� �� ��� ������ �����������. �������������� ��� ����� �� �������� ��� � ��� -������� �� ��� ������ ����� ��������. ��� �������� �������� � ��� �������� ����� �� ��� ���� �� ��� �������� ��� �� ��� ����������� ������� �� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E����� ����� �� ��� ��� ������ ����� ��� ����� �� ����� � �������� ����� �� ���� ���� �� ��� �� ��� �������� ������������ �� ���������� ����*����. �� �� ��� ����� �� �������� � ����� ��������� ����� �� �������������������

Page 161: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%E) -��F "-� 'Q #N-;�F#$

�������6��. ��������6��. �������6��.�*( �*C �*E

��������� $����. � (@ (C C)'����� � ���� ���>����� ����O� ,��� �%&&E�

"������� ������������ (&C) %B@D B&(

2�� ������. �� %C %% %A+���� �� ���� �,M7��� %)�)%@& &�@EBE A�@BC&

�� ������ ���� ������ ����� ������"������� ��������

���� (@)) %@@) %)))2�� ������. �� %C %% %A

+���� �� ���� �,M7��� D�AE@D D�DDEA B�A)@&��5������ �$����. W� %C�AD A�&E *%@�B)

��� $���� C�DC W

�� � @�(%K "�������� �� ���� �� ���� ��� ���>����� ����O� ,��� �%&&E� �������� ����� ��� ���� ���

��� �������� �� ������������ �����

%� !� � �� ��� ���� � ������������

1���� �� ��� �%&D&� ������� �������� ������ ��� �� ������� �/���*���� ���� ����. �� ����� ���� ������ ���� � ���� �� ����������� ��/������ ���� � � ����� ���� �� ����� �� ����� �� ���� ��� ����* ���� 6�������� �� ��� ��/����. 1���� �� ��� �%&D&� ��� ��� �������� ���������������� �� ��� ���� ���� �� ���� � ��� ������� ��� ��� ����� ���*������� �� ��� �G���� ����� ���� ������ ��������� � �� � �� ������� �� � @�((�

��� �������� ������ �� ��� �� ��� �� ��� �� ������ . ����� �� ��������� ��� ��/����. �� �� � � �/������� ���� �������� ��� 6�������� ��/*����� �� ���� � ���� �� ���� �� ��� �������� ������ ������� ���������� ������ . ����� � �*������ � 4�����. ��� ������� �� ���� �������� � ����� ��������� ���� ���� ��� ������ � ����* ���� �� ����� ����� � ��� �� ��� ���� �� ��� ���� :������� �� ����� @�CC��

� ���� ���*���� ��� �������� ������ ������� �� 1���� �� ��� �%&D&� ������ ������ �� ��� ������ ����� ������� ��� ����������� ��� ����� ������� ��� ���� �������� �� ��� ������ �Q 2-" �>F#��

$8)8�8� ��0�/�� �������0�

��� ����� �� ���� ������� �� ��� ��� �������� � ������� �� ������ ��������� ��� ��� ����� �� � � �� ��� ���� �� ��� ����� ���� ���� � �� ��� ���������. ���� ������ ��� � �/������� ����� ��� ������ ������ ����

Page 162: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�E� -� ���� �� ���� ���� �� ���� %E%

C3

C-1 C-3

C-5

C-4C-2

Methanol

Ethanol

i-Propanol

WaterPurge

Heavier

Alcohols

MethanolEthanol

i-Propanoln-Propanol2-Butanoli-Butanol1-Butanol2-Pentanol

2-MethylbutanolWater

2����� @�CCK 2 ������� ��� ��� ������� �/������� ���� ���� ������� ��������� 1���� �� ��� �%&D&��

"�������� 2 �� �� ��� �7��L��� %@AD(E�)

;����� %)ED�D#���� A%�A

�*������ @�&%*������ %(�)(*4���� %)�%%*4���� C�C(*������ )�@

(*;���� ����� %�D������ "�������

� �!� (&B�)� ���� %�)

�� � @�((K 2�� ����� �� ��� ������� �/������� �������� �������

��� ���� �� ��� �"%� �� ��� � ���� � ��� ��� ����� �� ������ ����� ��� ������ �������� ��� �������� �� 6�������� ������� ���� � ��� ���� ���� � �� ��� ����� �� ��� �"(�. ��� ������ ������ ��� ���������������� �� ��� ���� ����� � ���� ��. �� �� ������ � �� ��� ��� ���� ����� ���� �� �� ��� ��� ���� �� ������ ���� ��� ���� � ��� ������ ���� �� -���� ��� ������� �/������� ���� ���� �������. ��� �������� �������� . ����� � �*������ �� ��� �� ���������� ���� �����

��� �� ���� �� �������� �� ���� :������� �� ������ � "% � "(� ����� ������� �� ��� �� ����� ������� �� ����� ��� ������ ����� ������. ��������

Page 163: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%E( -��F "-� 'Q #N-;�F#$

���� ��� ���������� ���� � �� ���� "C � "E� "� ��� "@ �� ����� �� ���. �������� �� � ��� ���������. � ��� ��� �� ��� �� ��� �� ��������� ��� ��� ����� ��� ���������� �� ��� �� ����� �� ���� �� ���� �� �������� ����� �� ���� �������

$8)8�8� ���/����0� 0� 3� ������2 �0��� ����0��3

- ������ ����� � ���� �� ������� ���� �� ��� �� ���� "% � "(� ����������� ��� ��� �� � ���� �� �� ��� ��������� ��������. ���������� ��� �������� �� ����� E�(A� ��� ��0������ ���� �� �� ���� ��� ����� � ��� ����� ��������. ����� �� �������� �� ����� ��� �� ����. � ������� ��������� :������� ������� �� 1���� �� ��� �%&D&�� -�������. ��� ���������� �� ���� "C � "E �� ����� �� ��� ������ ����� ������ ��� ��� ����������� ���� ���� ����� � ��� ����� �� ���� ���� �� �����

������� ����� ����� ��� �� ��� "% � �� ��� "( �� ����� �� ��� ������@�CE � @�C@� ����� ������ ����� ����� �� ���� ������� �� ������ ���� ����. ��� ��� �������� �� ����� � ���� ���. ��� ����� �� ��� ���������� ���� ���� � ���� ����. � �� �� ��� �������� �� ������ . ��� 6���������� �� ������� � ����� @�CE. ��� ������ ����� ������ ��� ���� �� ��� �����/����� �� ���� � ����� � ��� ���� � �*������ . �� �� ���� ��������� � �� � �� ���� ����� � ���. ��� ������ �� ����� � �/������� ������ ����� ����. ����� ����� ��� 6���������

2����� @�CEK ������� ����� ���� �� �� ���� �;�'1� ���� ���� ��� �� ���"%�

� ����� @�C@. ��� ��� ��� �� � �� �� �� ��� �� ��� "(� 1���. ����������� ����� ��� ��� ���� � ������� �� ��� �� ��� �� � ����. �� �� ����������� � ���� ����� 1��� �� ������� � �� ���. �� ���� �� ���. ������������� �� ���� ��� � ������ ����� � �*������ ���� ����� � ����

Page 164: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�E� -� ���� �� ���� ���� �� ���� %EC

��. �� �� ��� �� ������ ��� �� � ������ . ��� �� ����� � �*������ �� ���������� ���� ���� ���������

2����� @�C@K ������� ����� ���� �� �� ���� �;�'1� ���� ���� ��� �� ���"(�

Q�� �� ��� ��� ���������� � ����� �� �� ���� "C � "E� +��������� ���� �� ��� ���������. �� �� �� ������ ��� ��� �� ��� �� ���� ��������� ���� ������� $%� ��� �� �� �� �� ��� "C �/������ ��������� ������� �/���� ������ ����� ��� ��� �� �� �� "E� ��� � ��� �� �� �� ������ �� � @�(C�

2����� @�CAK ������� ����� ���� ��� ��������� �� �� ���� "C � "E�

Q�/�. ��� ����� �������� �� ��� �� ���� "C � "E �� ������ ���� �������� �� ����� @�CA� ��� ��� � ��� �� �� �� ���� �� �� � @�(C. ��������

Page 165: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%EE -��F "-� 'Q #N-;�F#$

���� ��� ������ �� �����. � ������� �� 1���� �� ��� �%&D&�. � �� ���� ������� �%. ��� ������������ ��� �����. �� �� �����

"� ��� Q����� �� �����. � �� �� 2�� ���� ������. ��

"% (C )�((� )�CB� %B"( E) )�((� )�CB� C%"C C) )�CD )�%(@ %D"E A) )�@) )�)@ C)

�� � @�(CK ������ �������� ��� ��� ���� ���� �� ���� �� ��� ���������

� ����� �� ������ ����� ��� ����� ����

$8)8�8% ���/ ��0� ��� ��� �0� 0� �� /

� ���� �� ������ ��� :������� ���� ��� ���������� �� �� ��� ����������� ������. �������� ���� ���� �� ��� :������� �� ���� �������� �����7 � ��� ���� �� ���. "% �� ��� ��� ��� ����� �� ���� �� ��� ����.� �� � ���� ��� �� ���0��� �� ������ ����� ����� ���� ��� ������� ���� ���� ������ ����� ��� ����� �����. ����� ��� �������� �� ��� �������� ������� �� ��� �� �. ������� � ������ �� ��. � ������ ����� ��� � ����� ��� �������. ��� �� ��� ������ � ��� �� �������.����� ��� ���� ������� �� ���� && W �� ��� ��� ��� ��/����� ��� ��� ������� ������ �� ��� ���� �� �� H B� � �� ��� "(. ���� ����� ������� ��� ��� �������� �� ���� B) W ����� 1������. �� ������ � ������ �������� �� �� ��� ��������. ��� ������ ����� ���� ��� ������ ����. �� � ����� � �*������ ���� ���� ���� ���� ��� ���� ��� ��������. ����� ��� 0��� ������ � ����� ��� ������� ��� ���� �� ��

H ()���� �������� �� �5����� �� ��� ���� � ���� ���� �� ����. "C � "E� ���

� �� � ���� ��� ������ ����� ��������� ��� ��������� � ������ -� ����. ������� �� ��� �� ��� �� ��� :������� �� 1���� �� ��� �%&D&� �� ������� �� �������� ���� ��� ��� ������� �� ������� $%. ���� ��� ������ �� ���������� ��� �� ������ ���� �� ������� �%. ����� ����������� ����� ��� ������� ��� ���� �� "C �� %@ � �� "E. �� �� C)�

%�� $��� ����� �" �/����� " �� ������ ������� � ����&

����

;���� ����� �� ������ � ��� ������� �� ��� ������ �������. ����*�� � � �� ����� � �� ������ �� ������������ �� ������ � ����� ��.�������� ���� � ��� ������� ��� ������� �� ��� �� �����K

Page 166: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�E� -� ���� �� ���� ���� �� ���� %E@

;����� T -�����-��� ;���� -����� T L���

�676 T �6�776 � �6�77�6 T6�7

�@�(�

��� ��/���� �� �� ������ ���� �� ��� ������ �G����� ��� ����� ����������������� �� &&�& W ���� ����� ������ � �� ��� ��0������ ���� �� ���� ����������� ������ �� ��� ����� �����. � ������� �� M�� � �%&&A�� ���:������� ������� �� M�� � �%&&A� �� ����� �� ����� @�CB�

2����� @�CBK 2 ������� ��� �������� �� ����� ����� ������ �G���� IM�*� � �%&&A�J�

M�� � �%&&A� ������� ������ � ����� � :������� ��� ��� ��������� ������� ����� � �������� �� ��� ��� �� ����� ���� ��� ������ ���� ������������ ���� :������� ������ ��������� � ���� ���������� :����������� ��� ��������� �� ����� ����� ����� $���� �%&&@� �������� �� ��� �� ������� ����� ���� ��� ����� �� �� ����� �� ���� ��� 6���������� - ��������������� �� ��� ������� ����� �� ����� @�CB �� ��� ����� ;����� � ������� �� �� �� ��� ������ �������� ���� ����� � ������� ��� �G���� ��������� ��� ������ �� ���� �� ��� ���� ���� ���� �� ���. ����� ����� ������ ������ �� ������ ���� ���� � ����� ��� ��� ��/���� �� ����� ����� �� �� ���� �� ���� ���� �� ��� ����� ���� �� ���� ��� ������ �� �� ����� �� ��� ����� ��/���� �� ����� ����� � ������ ������ ������� �� ��� � �����. ����� ��� �������� ���� �� ������� ����

Page 167: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%EA -��F "-� 'Q #N-;�F#$

��� ������ � ����� ����� �� ������ �� ��������*����� ���� �����;���� ����� �� ��� ������. � ������ �� ����� �� ��� ����*��������������� �� ��� ������ �G���� ��� �������� �� ����� �� �� � @�(E�

"������ 2 �� ��� ���*�� �7���;���� ����� %(�B)B@

;����� B)�@AB(L��� %%�DCAE

-����� -�� CB�C(AC

�� � @�(EK $���*���� ����������� �� ��� ������ �G���� �� ��� :������� ������� @�CB�

� ���� �/�� �. ��� �������� �������� ������� �� M�� � �%&&A� �� �� ����� �� ��� ������ ����� �������

$8)8�8� ��0�/�� �������0�

��� ��������� �� ��� ������ �G���� �� ���� ��� ���� ��� ��/ ����� ����.�� ����� ��� ���� 6�������� ���� �� � @�(@�� ��� ��/����� �� ��� ������������ �� �� � ��/�����. ������� ������ � ���� �� �������� � �������. Q+�F �������� ��� ���� �� �� ��� ��� � �� ���� �� ��� �������� ��������� ��� ����� ���� �� ����� ������ . � ����� �� �� ������ ������6���. � �� ��������� ������� �� ��� 1���*'O"���� ��� ��� ���(�� ���� ���������. ��� �� ������ �������

-������� �� !��� � ������� �%&&(�. ��� ����� ��*��� ��� 6�������������� ����� ����� � ������ �� �������� ���������. � ��� �� �������� ��������*����� ���� ���� �� ���� ��� �� ��� �� �� ������ ������ ����� ���������� 6�������� ���� ����. ��� ����� � �/������� ����� !���� ������� �%&&(� �� ������ ��� ����� ����� 6������� ������� ����� ����� � ������ � ����� �������� ���������� 4�� M�� � �%&&A� ������� ��� �� ���� ��� ���� ��������. � ������� �7� � ����������� �� ����.�� ���� ��� ����� ����� ���� 6�������� $���� ����� �� �� ������������������ ������� ��� �776 � �7� ������ �� � �. �� � �� ����� ������ �������� �� �� ��������� ��� �������� �� ��������� �������� ���� �� ��� � ����� ������� � �� ��������� $���� ����� �� �� 6�������������� ���� � ����� ��. ��������*����� ���� ���� �� ��� ���� �� ����� ���� ��������. � �� �� ���� ������� �� M�� � �%&&A��

4���� ��� -6�������� ����������� . ��;���� ����� 7 L��� &C

;���� ����� 7 ;����� AB

�� � @�(@K "����������� �� 6�������� �� ��� ������ �G���� ��/���� �� �������� ����� ����������

Page 168: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�E� -� ���� �� ���� ���� �� ���� %EB

�� ������6�. ��� ��������� �� ��� :������� ����� �� M�� � �%&&A� �� ���� �� �� � @�(A�

$����������

+������G���� ������� ������

L��� ��������� *������ ������

;���� *��������� ������

-�����*�� �����

-�� ����������

����� ���� ;� ��� � ����� ��������*��������� ����

����� ����

�� � @�(AK -�� �� ���������� �� �������� ���������� ��� :��������

- ������ ����� � ���� �� �������� �� ��� �������� �� ��� ����� �� �������������� ��� �� ��� ����� ��������� �� ����� �� ��� ������ �����������. � ��� ���� �� �� ������� ��� �� ��� �� ����� �� ������� @�E�(�C�

$8)8�8� ���/����0� 0� 3� ������2 �0��� ����0��3

$����. �� ���� ���. �� �� ��� ������ � �� �� �� � ��� ������� ����������� ��� ��/����� �� �� ������ ����. �� � ���� ����. �/������� ���� ����� ��������*����� ���� ���� �� �� �������� � �������� ������ �����

��� �������� �������� �� ����:� �������� � ��� ������ �� �5��������� ���� �� ���� �� ����� �� ��� ������ ����� �������

'� ��� ���� �� � ��������� ����������� ��� �� ������� ��� ����� ���� ���� ��������. ��� ������ ����� ����� �� �� �������. � ������� ��� ������ @�CD. @�C& � @�E)� ��� ��� ����� ��� ��� �������� ��������� ���� �������� �� ����� @�C& �� ����� � ��� ��� ��������� ���������> ��� �� �� ���� ����� �������� ������ ���� ��� ������ ����� ������� ���� �� �� � @�(B. �������� ���� ��� ������ �� ����� �� ��� �� ������ ��� �� M�� � �%&&A��

"� ��� Q����� �� �����. � �� �� 2�� ���� ������ ��

���� % (( )�(( )�CD %B���� ( () )�CC )�%B@ %C���� C () )�CA )�)&@ %(���� E E) )�C@ )�%B@ (A

�� � @�(BK ������ �������� ��� ��� ���� ���� �� ���� �� ��� ���������

-� ����. ��� �������� �� ����������. ������� �� ����� ��� �� ��� �� ���*����� �� ��� :������� ������� �� M�� � �%&&A� ���� ����� @�CB�� � ��� �� ���� �� ����� ������� $% ��� ��� ���� �� ��� ��������� �� �� �*������ ���� ��� �������� ������� �� ��� ������ ����� ������. ����� ����� �� �� ��� �������� �� ���� % �/������ ��� ������� �/���� ������ ���������� �� �� �� �� ��� ����� ����. ����� �� ���� �� �� ������ � ���� ���������������� ��������� Q��� ����. �� ��� ���� �� ��� �� ��� �� ��� ��������*����� ���� ���� ��������. ����� ��� �� �� ���� ��� ������� �/���� ������

Page 169: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%ED -��F "-� 'Q #N-;�F#$

2����� @�CDK ������� ����� ���� ��� ������ * ���� ������. � % ���

2����� @�C&K ������� ����� ���� ��� ����� � ����� * ������ ������. �% � @ ���

����� �� �������� ����� ��� �� ���� ��� ���� ������� �� ������� �� ��*���� �%. ��� �� � ��� �� �� � ������������ �� ������ ���� ������@�CD. @�C& � @�E) � ���� �� �� � @�(B� � ��� �� ����� �������. ��� ��*�� �� �� ��� ������� � ��� �� ������ ��� ��� �� ���. ��� �� ������������ ����� �� ���7 �

Page 170: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�E� -� ���� �� ���� ���� �� ���� %E&

2����� @�E)K ������� ����� ���� ��� ����� �� * ���� ������. � % ���

$8)8�8% ���/ ��0� ��� ��� �0� 0� �� /

� ���� �� ������ ��� ���� �� ������� �� ��� ������ ����� ��� ������.��� :������� ������� �� ����� @�CB �� ���� ���� �� � ��� ���� ������ ���� ��� ���� �������� ���� ������� �� ��� ���� �������� ��� ������*���� ������������ ��� ��� ���� ���� ���� �� ���� �� ��� ������� :��������� ���� �� �� � @�(D�

���� % ���� ( ���� C ���� E���������� �#�!$�#�'� �#�'� �#�!$ ��'

$���������� H )�&&A H )�&D% H )�&&& H )�&&&���������� ��'�!$���$!$�� �� �� �!$���$!$��

$���������� H )�&&&&& H C�) H C�) H )�&&&

�� � @�(DK ���������� ������������ �� ��� �������� :������� �� ����� @�CB�

��� �������� �� ��� ���� ���� �� ���� �� ��� �� ������� �� ��� � ��� �� �������� ��� ��� ���� �� ��� ��������� �� ��� ��������� �� ��������� ����� ������ 1������. ��� ��������� �� ���������� ��� �� �� �� ����%. �� ��� �� ��� ����� �� ���� ���� ��� ��/���� �� ������ � ����� ����� �� ���� ��� ��� ��/� ��������� ���� ������ � ��� �� ������������. ��� ������ �� ���� �� ��������

�� � ���� �� ��� �� ��� ��� ����� ��� ���� ������ �� �� �� ������������ ��� �� ��� �� ��� �� ��� ��/���� ����� �� �� � @�(E. ����� �� ���� ����� �/ ��/���� ���� �� ��� � 6��������� ��� �� ��� 6�������� ��������.���� ���� ���� ��� ���� ��� -��� ���� ���� ���� ������� �� ��� ���� ��. ����������� ���� ��� ��/����� ��� ������� �������� �� �������� ��������� ��

Page 171: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%@) -��F "-� 'Q #N-;�F#$

��� ���������� ������������ ������� ��� ��� � ��� ������ �� ��� �� ���������. �� �� ��� ���� ������� �� ��� ���� ��� - ������� �% �� �� ��� �/����� �� ������ ��� ��� ���� ������ �� ���� �� ���. � ����� ���� ��� � 6�������� � ���� ���� �������� �� ��� ��/����� ��� ���� ��������� ��� � �� �������� � ��� ��� ���� ������� �� ������� �% ������ ���� � @�(B�. � �� �� ���� ��� ���� ���� �� ������ � ���� �� H D ����� ���. ����� ����� H %B� 1������. ��� ������ ����� � �� ��� ���� �� ��������� @�CD� �� �� ���� ��� ��� ������� �� �� ���� ���� ����. � ����������� ��� ��� ���������� ��� �5���� �� ��� ����� �������� �� ��� ��� ��/�����

�� � ��� �� % ��� ��������*����� ���� ���� �������� �������� �� ����� ���� �� ���� ��� 6������� ������� ������ � ����� ������ -� ���� ���� �� ����� @�C&. ��� ������ �� ��� 6�������� ����� ����� ��������� ����� ������� ��������� � ��� ���� �� ��� ����� (�. ���� ������ �� ������� � ��� ������ � ��� 6�������� ��/���� �� ����� ����� � ������ ���� �� ��� ���� ��� � ��� ����� �� ��� ����� C�. ��� 6�������� ��/�������� ��� ���� �� ��� ������ � @ ��� 4� ��������� ��� �������� �� @ ���. ���6�������� ����� ����� � ��� �������� �� ���� ����� ����� �� ������ ��-� ��� 6������� �� ��*��� ��� 6�������. ��� ����� ����� ���� � ��������� � ��� ��/���� ���� ��� 6�������� ����������� ���� �� ��� ��� ��� ����� � ��� �� ��� ���� �� ��� ����� (�� � ���� �� ���� ������ ������� ����� �� �������

-�� ���� ������� �% �� ��� � �� �� � @�(B. ��� ��� ������� ��� ���� ������ �� ��� ���� ���� ���� �� ��� ����� (� �� ������� �� �� � ���� %C.� �� ����������� ��� ������� ���� �� ���� �� �� ������ %@� L������ ����� �� �� �� �� ���� C. ��� ���*������� ��� ���� �� ������� ���� ���� ������ %(. ����� �� �� ���� �� ����������� �� �� ��� ��������Q��� ��� ����� ����� �� ��� ���� ��� ������� �� ���� ����

�� ) ��� �� ���� ���� �� ��� �� ��� :������� �� �������� ���� ��������� ��� ��� �������� �� ��������� ����� �������� � ��� �� � ��������� ���� �� ��������� ������ M�� � �%&&A� ������� ��� ��� �� ������������� ���� ���� �� ������ ���� ���� ���� � ���� ����� ��� L��� �������������� ��� �� �� �� ���� ������. �� �� ��� ������ � �� ����� �6�������� � �� ���. �������. ��� ����� �� �� ������ � �����6��� � ����������� �� ���� ��� ����� ��� �� ������ �� ������� �% ������� ������ ������� ��� ���� ������ � ���� (A. � ��� ������� ��� ���� ������ �� �� ���� ������ (A �� ������������

%�� ���� ���������� �������� �" ������������ ������

- ���� � ������ �� ��� �/�� � �� ����� ����. �� � ������ ��� ����� ����� ������ ����� ����� �� ���� �� �� ����� �� ������ � ��� ������ ������ �/�� � �� ���� ���� �� ������ � ����. ����� �� ������ �� �� ��� ���� %) ������ 4�� �� ������� ���� ���� ��� �� �����

Page 172: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�E� -� ���� �� ���� ���� �� ���� %@%

���� ����. � ��� �� +,-O� �� ���� ��� �5����� ������������ �� ��� �� ���.� �5����� ������ ����������� ��� ������ �� ���� �/�� � �� ��� ��� �� �� �@�(&. �������� ���� ��� ������� ������ ���������

$�����;����� @)�) ��� �7��L��� @)�@ ��� �7������������ C)) !�������� % ���

������ ��������;����� )�&@)L��� )�&EB

�� � @�(&K ������ ������ ��� +,- � �����

��� ���� ���� �� �� ������ ������ ����� � ����� - ������ ����� ������� ������ � ���� �� ���� ������� � �� �� ���� ���� ���� ��������� @�CD�. ����� �� H )�((� "��������� ��� �������� �� �� �������� ��%) �����. � �� ���� ������� �% �� ����� �����. �� �� ���� ������� ��� ��� ���� �� �������� � ��� ����. �� H B�

��� ���� �� ������ �� ��� ��� �� ��� � ���� �� ��� �� ����� ���� �� ��.�������� ���� ��� ������������ ��� ���� ��� ������� ������ ��������. � ����5����� ��� ���� �������� � ����� �� �� ��� ������ ������������ ��������. ����� ��� �� ��� ��� � ���� �� H B. � ��� �� ��� ��� � ������ H C� ��� ����� ��� ����. �� �� ������ ��� ����� ������� �� ��������% �� �� ����� . �� � ������� � ������ �������� ������

2�� ����. �� H B. P4 H C@)). F H CB+,- F P4� �)���� *)�B&%(E( %�B&%(E� �#��*���� %�B&%(E *)�B&%(E(

�� � @�C)K +,- ����/ ��� �� H B. P47F �������������

2�� ����. �� H C. P4 H @)C(. F H D)+,- F P4� �)���� *)�&%&@CD %�&%&@E� �#��*���� %�&%&@E *)�&%&@CD

�� � @�C%K +,- ����/ ��� �� H C. P47F �������������

� �� �� ������� ���� ��� E �� ��. ���� +,- ������� ���. ���� �� ��� ������ ������������ �� ���� ������ ��� ��� �������� � ���� �� H C.��� �� �� ��� ��� ���� �� H B. ����� �� ��� ���������� � ���� ������ �� ������������� ������. � ����� �. �� �� �� ������ ��� ��� +,- ����/ ��

Page 173: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%@( -��F "-� 'Q #N-;�F#$

2�� ����. �� H B. P4 H C@)). � H E&�BABB+,- � P4� �)���� )�)E)&)@( )�&@&)&@� �#��*���� )�&@&)&@ )�)E)&)@(

�� � @�C(K +,- ����/ ��� �� H B. P47� �������������

2�� ����. �� H C. P4 H C@)). � H E&�D(&A+,- � P4� �)���� )�)@&E(&B )�&E)@B� �#��*���� )�&E)@B )�)@&E(&B

�� � @�CCK +,- ����/ ��� �� H C. P47� �������������

� ���� �� ����� ��� ��� ��� ���� ����� �� H B� ���� ������� ��� ���� ������ ������������ ��� ��� ���� ����� ����� ��� ��� ��� ������ �� �� ������ � �������� ��� ��� ��� ���� ������� �� ������� �% ��� H C�� ����. ����� �� ��� �������� ��� ��� ����� �������� �� ������� �% �� �� �� ����������� � � ��������

��� $ ���"� �� ������������ �����

� ���� �������. � �/�� � �� �����. �� ����� ��� ������� �� �� ��� ������������ ������� �� ������� +% �� ���� ������ "������ ��� �/�� � ��*�� ���� �� ��� ���� A) ���� ������ �����. � ����� ����� � ��� �������������� �� ����� ������ ���� ��� )�&&@ ��� ���� ���� �� � �������������� 2� ����� ������� +%. �� � E�@ �� ����� ��. � ��� ������ ������ ������� ��:�/ ������� ����� ������� �� ����� 2�� ���� �� ���. ��������� ������ ������������. ��� �/���� ������ ����� �� ������� � )�)B. ���� ������� ��:�/ ���� �� ����� � A�E� Q��. ��� ������������ � ��� ����� �� �� ���� �� ����� E�(E. ������� ��� ��� �� ����/���� � �������� � ���� ���. ������� ��/����� ���� � ��� �� ��� �� ��� ���� ��� � %�C*%�E�

;�/���� �������� I���J ������� ���4����*�4���� @ � )�)BE %�CC*%�CE"�� ������� *"�� ������

@ � )�)D) %�CC*%�CD

%.E4������ *%.C4������

%@ � )�)A@ %�(E*%�D@

������ ���� ��� *%.A1�/����

C � )�)B %�((*%�CE

�� � @�CEK "���� ������� ��/������

Page 174: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

@�@� +������ �� ���� ���� �� ���� %@C

����� ������� ����� � �/������� ������ �� ����� ��/�����. � ��� ����0��� ��� �� ���� �� ����� ����. ��� ����� ��� ������� �������� �� ����� ��

� ����. ��� ��� �� �������� �� ��� ���� �� �� H ICC=CDJ. ����/�*��� � ������������ �� ���� �����. � ����� ��� �� ���� �� ��������%� � �� �� ������6� ��� ��� ����� �� ���� ������ �����. � �������� �� ���� ���� ������ ���� ������ ��� ������ �� ����� �7�� �������������������

Page 175: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%@E -��F "-� 'Q #N-;�F#$

Page 176: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

������&���&

#�� ��� � ���

� ���� ������. ��� ��� ���������� �� ��� ��� �������� �� ��� ������ ������ ��� ���������7����� �������� ��� �� ��� �� �/���6��� ���� ������������ #����� � ��� �� ������ �� ��� ���� ������ ����� �� �� ��� �6� ���������� ��������� ��������� ��� � �� �� �������� ��� �������� ���*������ � ������ ���� ������ ����� ������ �� ��������� � ����� ��� �������������� �������� � ������� � �� �������� ������ ��� ����� �� �������� �� ���������� ��� ������� �� �������� �������� �������7������� ��� �/���� ������ ����� �� �� ��� ������� �� ������. ������� ��*��������� �� �������� ��� �7�� ������ � ��� � �� ������ � ��� ����*�� ��� ��� �� ���� ������. ��� ��6� � �� ���� ������ �� ��� �/���������� ����� �� ��� �6� � ����� �������� ��� ��� �������� ���� ����� ��. � �� �� ���� ����� �� ���� ������. ��� ������� �������� ��������� �� �������. ��� �� ���� ����������� �. ������� ��� ��� �����*��� �������� �� �� �� ���� ���� �� ��� ��� � � �� � ���� �� ��� �������������

��� ������ ����� ������ �� ���� �� �� �� ��� �� ������ ��� ���*������ � �����. � �� � �� �� ������ ��� � ����. ������� � ������ * �� ���7������ ���� ��� ������ �� ��� ������ ��� ��� �� �� ��� ���*� ����� �� �� ������ � ��� ���������. ����� �� ���� 7������ ��� ���� ���������. ������� ���� ��� ������ �� ��� ���� �� ���� ������ �� ��� ��*������ ���� ���� ��� ������ ����� �������� ��� ������ ��� ��� ����� ������ � � ���� �/ ���� ���� �� ���� �� ���� ��� �/�� �� �� ����. ������� �� ����� �� ��� �������� ��� ���. ��� ���� ���. ��� � �������� � ��� � ���� �/. ������� ��� ������ ����� ������ ������ ���� � � ������� �� ����� �� ���������� � �� ���� �������� �� �� � � �� ������ ���������� �� ������ �� ���� ���� �� ���� ��� �� ���� � ����. ����� ��� ��� �������� �������� ����������� ��� �� ��� � ���� ��� �� ���������� ��. � ��� ���������� ������. ������ � �� ��� ���� �/ �� ��� �*���� ���� ��� �� ����� �������� 1��� ����� �� ��� ������ ��� ��� ����� ��� �� ��K

� $��������K ��� ������ ����� ������ ��� ��� ��� ��� ��������� �� ���*����� ������� �������� ������ ��� ���������� �� ���� ���� �� ����

Page 177: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%@A "'Q"F�$ 'Q$

� ��� ��������� �� ����� �������� �������� -� �� ���� ������.�� �� ���� ����� �� ���� ������ ��� ���� � �� ������� �� ��� ����*��� �� ������ �� ����� �� ������ ����������� ������� ��� ���� ������� ��������� �� �5����� �������� ����7���������� �� ������ ����������� - ������ �� ���*������ ��� ���� ����� ��� �� � ��������� �� ������ �� ��� �������

� ������K ��� ������ ����� ������ �� ���� ����� ���� �� �� �� �*���� �� ���� ��������� ��� �������� ����. � ������ � ���� �� ���� ���� ����� ��� ����� ��� ��� ����� �� ���� ���� �� ���� �� ����������� �����. ��� ����� ��� ����� � ����� �� ���� ����. ������ �� ������ �� � ���� � ��. ��������� �� ��� �����������. ���������� ���� �� ������ � �� ������ ���*������� ����� ���� ��. ������ ���� ������ � ��:�/ ���� ��� ������ � 5��� ��� ������ ���*�������� �� ��� ���� ���� �� ���. ���� ����� ��� ��� ��� ���������� � � �� �� ��� �� ������ �� ��� ��� ������ �� ��� ����� ������ ���� �/ ���� ���� �� ���� � �� � ��� �������� �� ����������������� �� �� ���� ����� � - ������ �� ��� ������ � ������ ������� ������ �� ��� ������ ��������

� -� ����K ��� ������� �� ������ ������ �� ���� ���� �� �� ���*���� ��� �� ��� ��� � ���� �� ���� ���� ���������� ��� �� ������� ������ ����� ����� ��� � ���� �� ������ ����� � ��������� ������ � ���������. ��� �� � ��� ���������� �� ����. ��� �� ��� �/���*����76�������� ���� ���� �� ����. ����� � ��� �� �� �� �� �������� ����� ���� ������ �� �5����� ���� �/������ ������� ����� ������� �� �� � �� �������� ��� ���� ���� �� ���� ������ �� ����*�� � ��� �/���� ������ �����. �� ����� �� ������ �

� +������K +������ �����7� ���� ������� ��� ������ ����� ������ ���*���� ��� ��� �� ���� � �� ������� ����� � ��������� �� ��������� ���� �� ����� ��� ������� � �� ���� ����� �� �� �� �� O�������O����� ���� ��. ����� ��� ������ �� ����� � ����� ������ ������� ��� ����� ����� ���� ��. � ����� � ��/����� ��� ���� �� ��� �������� �� ���� �����

��� ������ ��� ��� �� ���� ������ ��� ���� ������� �� �������� ������ ���������. ����� � ������� �� �������� ���������. ������ � ��� ������ ����� ���� �������� ����������� ������ �������� �� �� � ���*���� ��� �� � �������� �����. ������� �� �� ������ � �� �� �� ���������� �.�������� ���������. ����� � ������� ���� ���� ��� ������ �� ��� �������� ����� ������ ��� ��� ���� � �� �� �� ������� ���� ��� ���������� ������ �����. � ����� �� ���� ������. � ���� ������ ����� ��� � ��� ������������ �� ����� � ������� :�������� � ��� ����������� �� ����� ��������� ���������� #������ �� ���� ����� �� ���� ������ �� ������������������ ���� ���� �5������� �� ����� � ���� ����������. �� ������ �

Page 178: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

A�(� +������� �� ����� � ������ ���� %@B

���� ����� ��� ������ ����� ������ ��� ���� �� �� �� ������ �� ���������. ����� ��� ����� ���� �� ��� ������ � ��� ������ ����� ���� ��.�� ���� ������

#�� $ ������� ���� �� � ��� ��� (���

��� ������� � �� �������� �������� ������� �� ������ � ��� ����� ����������� �� �� ����� � � ��� ������� �� ������ ��� �������� ���� ���.��� �� ���� ��������� � ���� ��� � �� �����. � �� ���� ����� �� ����������� ��� ������ ����� ������. �������. �� �� �/���� � ��� ����������� ��� ������ �� ������� � ��� � �� �� ��� ��� ���� ���� ��� ���5����� ���. ����� ���� �������� ���������� �� � �� �5������� �� ���*��������� ��� �������� �� ��� � ���� � �� �/���� �� �� � ���� �5��*��� � ���� ���� �/ ������������ �� ���� ���� �� ���� � ���. ��� �/�� �.�� ���� ���� ���*��������� �7�� ���*���������. �� �� ��� � ��� �� �����.�� ��� ��� ����� �� ����� ���� ���� �� ���� �� �� ������ � ��� � ���� ���� �������� �� ���� ������� 4�� ��� ����� �� ���� ��������� ��������������� ���� ��� �������� �� �� �� ���������

-������ ����� ��� ��� �� ����� �� ���*�������� ���� ���� ����������� �� �����. ����� ��� ������ ����� ���� �� �� ���� �� ������*����7�������� ���� �� �� ��� �� ����. � ����������� ���� ������7��� �������� �� �� �� ���������� �� ��� ������. ������� ��� ��� ��������� �����*�������� �� ��� ���������� � �� �� ����� ���� �������� ��������� ��� �������� ���� �� ������� $% �� ���� ��� ����� ��������� ���� ��� ��� ����������� $���� �/�� �� �� ���*�������� ���� ���������. ����� ��� �������� ������ �� ���� ���� �� ���� �� ���� ���0��� �� �������� ����������� ���� �� ��� ��� ��������� �� ���� ��� ��������. � ������������ ��� �������� �������. ������ ��� ��� �������� ��������� ������� $%. �� ��� ����� �������� ��� ��� ��� �������� �������� -��/�� � �� ����� �� ��� ���� �� R����� � ,������� �%&&&�. ����� ����5����� �������� ����������� ���������� ���� �� ���� ��� ��� �������� ���� ������ ����� ������. ��� ��� �5����� ��� ������������ ���� ��� ������� �������� �� ��� ����

-� ����� ��� �� ��� ���� � � ���� �� ���� ������ ����� �� ���� � �� ����.�� ���� ���������� � ��� �� ������� �� �/��� ��� ������ ����� ��������� ��� �� �� ���������� ���� ���� ����. � ��� �� ����������� ��� ������ ������ ����� �7�� �������� �� ���� ���� ���� �� �����

��� ����� �� �� ��� ������ �� �� �� �/����� � ���� ������. ���� � �� ��������� ��� ���� �������� � � ����������� �� ��� ������ �� ������������� ������� �� ������ ����� ��� ��� ���������� ���� ���� �� ����� ��*�� ������ �� �� ��� ������ ��� ����� ����� �� �������� ��������� � ��������� ��� �� �� � �� ������ �� ������ ��� �� ���� � ���� �� ����� ��� ������ ���� �������� �� ���� ������� � ���� ��. �� �� ������ � �� ������ ��� ������ �� �������� ����� ����� ��������. ����������. � ����� �*

Page 179: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%@D "'Q"F�$ 'Q$

����� � �� ����� ������ ����� ��� ��������. ������� ���� ������������������ ��� � � ��� � ������ � ��� ��������� - ���� ��� ���������� ���� ���� ��������� �� �� ���� ���� ���� ���������

� ������ ����� ��� �������� �������� ����� ����� ��������� ��� � ����. ���� ������ ��� �� ���� �� ��� ���� �� ���� ��������. �� �������� �������. ��� ����� �� �������� �� �� ������ ��� �� ����������� ����� ��. ������ ��� ��� ���� ���� ��� ��� ��������� �� ���� ���� �� ����.��� ���� �� ������� ��������. ���� ��� �� ���������� �� ��� ���� � ���� �� ��� ������ ��������. ������� ��� ��� ��� ���� �� �� ��� ������� ���� ������� � ���� �� � ���� �� ��� ����� �� ��������

2�� �. ��� ����� �� ������ �� ��� � ���� �� �� � ���� ����� ����:� ������ ������� 1������. ��� ���� �� ���� � �� ������� ��� ��� �������� ������� �� ���� ���� �� ��� �� ��� ������ ���� ������ � �/���� ������������ ��� ������� �� �� �/����. �� � �� ����������� �� ��� ������ ��������� � ������ ���� ����� �� ��� ������ ���. ��� �� � ���� �� ������������ �� ������ ������ ���� ������� �� ��� ����� ������ ���� ���

Page 180: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

����������

Page 181: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version
Page 182: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

���������� !*������ ��

������+�� &,- &.- �,/�0

��� ,

���� �����/ ���� ����� ��� �� ������ �� ��� ������ ����� ��� ������������� ������ �� � �������� �/�� ��� ��� �� ������ �� ��� ���������� ��� ���������� �/�� �� �� �������� �� ��� � ����. � ��� � ������������ ���� ���� �� ��� �/�� � �� �� ��������� � ��� �����. ��� ���*��� ����� ������ �� �����. � �� ��� �������. ��������� �� ����� �� ����/�� � �������. ����� �� ���� �� �� � -�%� � ����� �� ��� �� �� �������*���� ��/�����. ��� ��� �������� �� ������ �� �� ������

Page 183: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%A( -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

�1���/� � ���� �������0� (0 ��� 0� �1���/�

#/�� � %$������� �� �������G���� ���� ���� ���� ��

1��� � # ������ �%&&&�.����� �� ������� @�(�%

#/�� � ($������� �� ����*����� ��/����

$�� � !������� �%&&B�.����� �� ������� @�(�(

#/�� � C$������� ��;����� � ;�4#

��� � ��� �� $�� �� ����%&&@�. ����� �� �������@�(�C

#/�� � E$������� ��;����� � L*���

����� �� ������� @�C�%�%

#/�� � @$������� �� #���� � �� ����

����� �� ������� @�C�%�(

#/�� � A$������� �� ����*��6��

$��� � 1�� �� �%&&D�.����� �� ������� @�C�%�C

#/�� � B$������� �� 4�N��/����

����� �� ������� @�C�(�%

#/�� � D$������� �� ����*����� ��/����

����� �� ������� @�C�(�(

#/�� � &+������ ���� ���� ��;�4#

�?���6*"������� �� ����%&&B�. ����� �� �������@�C�E�%

#/�� � %)+������ ���� ���� �����6���

����� �� ������� @�C�E�(

#/�� � %%F���� ��� �������*���� � ��

���>����� ����O� ,����%&&E�. ����� �� �������@�C�@

#/�� � %(+������ �/������� ��*�� ����

1���� �� ��� �%&D&�.����� �� ������� @�E�%

#/�� � %C;���� ����� �����*����

M�� � �%&&A�. ����� ��������� @�E�(

#/�� � %E"����� �� ��� � �*���

����� �� ������� @�E�C

#/�� � %@ +������ �/�� � ����� �� ������� @�@

#/�� � %A$������� �� ����*����� ��/����

#/�� � %B$������� �� ����*����� ��/����

$���� �%&&@�

Page 184: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +% %AC

#/�� � %D$������� �� 4�N��/����

$���� �%&&@� � 4#F$ ;

#/�� � %&$������� �� #���� � L���

#/�� � ()$������� �� -������� � ����

���*��� �� �/�� � %C

#/�� � (%$������� �� ����*����� ��/����

#/�� � (($������� �� ����*����� ��/����

#/�� � (C$������� �� ���� ��/����

#/�� � (E+������ ���� ���� ������ ���

#/�� � (@$������� �� 4�N��/����

$��� � 1�� �� �%&&D��������

#/�� � (A$������� �� 4�*��� �� ��/����

!�� �())%�

�� � -�%K '������� �� �/�� �� ����� �� �����/ -�

Page 185: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%AE -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

��� ����� ��� ,���� �

Page 186: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�%� $�������� �/�� �� %A@

$�����K ������. �4����. �4����. �������. ���������������. � H % ���

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� E.@+�� ��� �� ��� �� ��6� ���/���� ������ �����

������������ +���� H )�(D.���� +������������� H )�(E.���� +������ +���� H )�%%.�������������������� H )�)B

$��� A ��� ��� :�������

nPentane

iPentane

nButane

Propane

iButane

*�/����0�

$��� %'����� � ������� :��*����� �� $���� �%&&@�

nPentane

iPentane

nButane

Propane

iButane

+����������� ������ ��� *��������:������������K

'����� :�������K #�*���� ����������� H (EC,M7��

������� ����� ��� :�������K #���������������� H ()D ,M7��

�� � -�(K -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %B�

Page 187: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%AA -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

$�����K 4��6���. �� �����. #��� 4��6���. N� ����. � ���

��������. � H % ���

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� E.@+�� ��� �� ��� �� ��6� ���/���� ������ �����

��� �������,��+��� H )�((.���,��+����-�*�� ������ H )�%B@.���-�*�� �������.������ H )�%A.���.����������� H )�)@@

$��� A ��� ��� :�������T3

T1

T2

T4

Benzene

Ethyl Benzene

Xylenes

BenzeneTolueneEthyl BenzeneXylenesC9's

Toluene

C9's

*�/����0�

$��� %

$���� �%&&@� � 4#F*$ ; ���� ��������� ��� ��� �����. ���� ���*���� �������� �� �� ����������� ���� �� ���� ������ �����

�� � -�CK -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %D�

Page 188: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�%� $�������� �/�� �� %AB

$�����K #��� ���. #����. �������. ������. 4����. ��������������. � H % ���

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� E.@+�� ��� �� ��� �� ��6� ���/���� ������ �����

���-�*������������� H )�EA.����������� +���� H )�C&.��� +������������ H )�CC.�������������������� H )�)B.���-�*������-�*��� H )�)B

$��� A ��� ��� :�������

Pentane andheavier

Butane

Propane

Propylene

Ethane

Ethylene

T60

01

T50

01

T31

01

T38

01

T56

01

Feed

*�/����0�

$��� %

1��� � # ������ �%&&&��������� ���� ��������������� �� �� �� � �*�� ������� ��6� � ������� �� ���� � ����������

�� � -�EK -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %�

Page 189: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%AD -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

$�����K Q��������. �������. �������. (.(*;���� 4����. (.C*;���� 4����(*;���� ������. 1�/��. 4��6�����������. � H % ���

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� E.@+�� ��� �� ��� �� ��6� ���/���� ������ �����

��������������������� H )�%A.����������������#��*�� +���� H)�%((. �������������������� H )�%%&.�������#��*�� +��������#��*�� +����

H )�)AA. �����#��*���������������� H)�)A.������#��*�� +�������#��*���������

H )�)A. ���������� ������ H )�%((

$��� A ��� ��� :�������

T3T1

T2

T4

T5

T6

A B

C

G

H

T7

D E

F

Page 190: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�%� $�������� �/�� �� %A&

*�/����0�

$��� %'����� � ������� :��*����� �� $�� � !����*��� �%&&B�

T3

T1

T2

T4

T5T7

T6

A B

C

D E

F

G

H

+����������� ������ ��� *��������:������������K

'����� :�������K #�*���� ����������� H C%%,M7��

������� ����� ��� :�������K #���������������� H (D@ ,M7��

�� � -�@K -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � (�

� ����� ��������� ������� ������� ��� �������

Page 191: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%B) -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

$�����K #����. ������. �4����. �4����. �������T��������. � H % ���

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� E.@+�� ��� �� ��� �� ��6� ���/���� ������ �����

���-�*����������� H )�CE.������������ +���� H )�(C.���� +������������� H )�%E

$��� A ��� ��� :�������

T-2Deethanizer

Depropanizer

T-4Debutanizer

T-3

*�/����0�

$��� %

���>����� ����O� ,����%&&E� �������� ���� ���*���� �������� �� �� �������� ���� �� �������� ������ �����

�� � -�AK -�� ������ �� ������� $% �� �/�� � %%�

Page 192: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�%� $�������� �/�� �� %B%

$�����K #���� *L���

�/20��3� ���0�

$��� %.(.+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� C ������ ����� � ����%� ����� ���� � �����������. (� ��*�� ���� ���� �� ����. C����� ���� ������ ���� � �����������

$��� E ������ ��� �� ������������ ��� ����� �����������

����� ���� ������� ���� �������*���� �� ������ � ����� :�������

*�/����0�

$��� % ���������� �� ����*�����

����� ���� T ����������� - �� ������ ���� ����

$��� (+������� � �� ���� �������� �����

����� ���� � ����������� ���������/���� BC W �� ��� ������ ��� ��*�� ���� �� ��� � �� ���� ���������� ���

�� � -�BK -�� ������ �� ������� $( �� �/�� � %&�

Page 193: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%B( -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

$�����K ;����� *;�4#

�/20��3� ���0�

$��� %.(.+������� � � � ��* �� ������ ����� ������

$��� C ������ ����� � ����%� ����� ���� � �����������. (� ��*�� ���� ���� �� ����. C����� ���� ������ ���� � �����������

$��� E ������ ��� �� ������������ ��� ����� �����������

����� ���� ������� ���� �������*���� �� ������ � ����� :�������

*�/����0�

$��� % ���������� �� ����*�����

����� ���� T ����������� - �� ������ ���� ����

$��� (+������� � �� ���� �������� �����

����� ���� � ����������� ���������/���� CE W �� ��� ������ ��� ��*�� ���� �� ��� � �� ���� ���������� ���

�� � -�DK -�� ������ �� ������� $( �� �/�� � C�

Page 194: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %BC

��� � ���� ,���� �

Page 195: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%BE -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K ;����� �)�()�. �3��� @-8).A. ��0���� @-8%-A. 4���� �)�)C�. ������ �)�)%���������. � H E)) ���. Q����� �� �����. � H %C

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�ED

$��� E ��������� �� �� H %C�%� )�ED� H A�BA

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� %�D%

$��� B ,��� ����������� % ����%*� $����+���� H )�&&%@

$��� B� ,��� ����������� ( ��*��/� $����+���� H )�&D(&

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H A*B

$��� ( -��� �� %�%)

�� � -�&K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � A�

Page 196: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %B@

2��K �3��0/*�0/ ���. �-�'� H �)�B@. )�@). )�E). )�(@���������. � H % ��. Q����� �� �����. � H ()

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�%(

$��� E ��������� �� �� H ()�%� )�%(�)�D%� H %B$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� )�D&

$��� B ,��� ����������� % �-�*���� H )�&&&

$��� B� ,��� ����������� ( �,��+��� H )�D)B(

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H %B. %B. %D. %B

$��� ( -��� �� %�&C. (�)&. (�%). (�%D

�� � -�%)K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � @�

Page 197: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%BA -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K &�3��0/*B���. �#�'� H �)�D). )�@). )�((. )�%@���������. � H % ��. Q����� �� �����. � H ((

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�((

$��� E ��������� �� �� H ((�%� )�((� H %B

$��� @ "���� ��� �� ��� "�� E= ����� %. �� H %A

$��� B ��������� ����� %�)(

$��� B ,��� ����������� % �#��*���� H )�&&&@$��� B� ,��� ����������� ( �)���� H )�&&&@

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H %A. %B. %B. %A

$��� ( -��� �� %�(E. %�EC. %�DE. (�%(

�� � -�%%K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � E�

Page 198: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %BB

2��K ����� ����*B���. �!$���$ H �)�(C�. ������ �� ;�'1 � ;�����������. � H % ��. Q����� �� �����. � H E)

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�C@

$��� E ��������� �� �� H E)�%� )�C@� H (A

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� (�DE

$��� B ,��� ����������� % �!$���$ H )�&&&

$��� B� ,��� ����������� ( �)���� H )�&D&

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H (A

$��� ( -��� �� C�@C

�� � -�%(K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � ()�

Page 199: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%BD -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K � �)�@@�. �� �)�%%�. � @-8�.A. ��@ @-8-)A. ��T �)�%C���������. � H (%) ���. Q����� �� �����. � H ((

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�EA

$��� E ��������� �� �� H ((�%� )�EA� H %%�D

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� C�@C

$��� B ,��� ����������� % ����%*� $����+���� H )�&D

$��� B� ,��� ����������� ( ��*��/� $����+���� H )�&@

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H %%

$��� ( -��� �� )�@C

�� � -�%CK -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%�

Page 200: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %B&

2��K ���. �7�. ���. �� @-8��A. � @-8%%A. �� �)�%)� � �)�(%�. ���T �)�%%E���������. � H E%@ ���. Q����� �� �����. � H (@

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�EA

$��� E ��������� �� �� H (@�%� )�EA� H %C�@

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ��� �

$��� B ��������� ����� C�@C

$��� B ,��� ����������� % ��7� �� � ���� H )�)(@

$��� B� ,��� ����������� ( "���������� � H )�)(

*�/����0�

$��� %

'���������� �� �� .������ H %). ������� �����>����� ����O� ,����%&&E�K ������ H %C

$��� ( -��� �� C�)@

�� � -�%EK -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%�

� �� �������� �� ������ �� �������� ������ �� ��� �! ���������� �� "�#$ %��� ��� "�#"&�

�' ���(�� ������ �� ������ �� '��� �� ��(�� $" ) �� �� �� ����� ��� ������ ��

������� ��������� �� �������������

Page 201: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%D) -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K ���. �7�. ���. �� �)�)%�. � @-8)�A. �� @-8��A � �)�(B�. ��� �)�)C�. �� �)�)&�. ��T �)�)A���������. � H (E@ ���. Q����� �� �����. � H (C

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�ED

$��� E ��������� �� �� H (C�%� )�ED� H %%�@

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� (�B)

$��� B ,��� ����������� % "���������� � H )�)(

$��� B� ,��� ����������� ( "���������� �� T � H )�)(

*�/����0�

$��� %

'���������� �� �� .������ H %%. ������� �����>����� ����O� ,����%&&E�K ������ H %%

$��� ( -��� �� C�EE

�� � -�%@K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%�

Page 202: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %D%

2��K ���. �7�. ��. ��� �)�)%�. � �)�)(�. �� �)�()(�. � @-8)$A. ��� @-8-.A. �� �)�%A�. ��T �)�%)@���������. � H %)@ ���. Q����� �� �����. � H C)

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�EB

$��� E ��������� �� �� H C)�%� )�EB� H %A

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� (�@)

$��� B ,��� ����������� % "���������� ��� H )�))(@

$��� B� ,��� ����������� ( "���������� � H )�)%

*�/����0�

$��� %

'���������� �� �� .������ H %B. ������� �����>����� ����O� ,����%&&E�K ������ H %A

$��� ( -��� �� %�(B

�� � -�%AK -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %%�

Page 203: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%D( -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K �(3 �- 3�. 1 ��43 3 @-8.�%A. 1 �- 3 @-8%?)A��%&�-)�3 �%&��43 3. �%&�- 3���������. � H D�D ��. Q����� �� �����. � H &)

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�E(

$��� E ��������� �� �� H &)�%� )�E(� H @(

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ��� �

$��� B ��������� ����� C�E

$��� B ,��� ����������� % "���������� ��6 H )�&&&(

$��� B� ,��� ����������� ( "���������� ��6 H )�))A

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H AD

1��� � # ������ �%&&&� ���CC&�

$��� ( -��� �� (�&%

�� � -�%BK -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %�

� ���� �� ��� ����� ��� �����! ����������� ��� (��! ���� �� ��'���� ������ '����� #� ��

������� ���� ��� ��� �� ��*������ '��� '��� �� ����� +� �� '��� �� ����� �# �� �� ��

�� #�+ )�

Page 204: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %DC

2��K �(3 �- 3�. 1 ��43 3 �)�@&�. 1 �- 3 @-8%7A. ��%&�-)�3 ��%&��43 3 @-8-�A . ��%&�- 3. �" 3 3. �3 - 3���������. � H (A�( ��. Q����� �� �����. � H E)

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�EA@

$��� E ��������� �� �� H E)�%� )�EA@� H (%

$��� @ "���� ��� �� ��� $� ��� �

$��� B ��������� ����� C�E

$��� B ,��� ����������� % "���������� ��6 T ��6� H )�))))&$��� B� ,��� ����������� ( "���������� �6� T �6 H )�))(BE

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H %D

1��� � # ������ �%&&&� ���CC&�

$��� ( -��� �� )�C&

�� � -�%DK -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %�

� ,� ����� '��� �� � ���� ��-����! �' ��� ���������� ,���'��� ��������� $� ��

����(���� ��� �� '��� ����� ���� �� �) ���� �� �� ������ .� �� ���� ���� ����

�� � ����� �����! ������ �� �� �����! �' �� ������ �������� ,��� �� � ���������� '���

�� ������ �' ��� ��� /����� %$000& ��� �� ������ '����� '�� �����! �� �������� ��

�� ������ '����� '�� ������������

Page 205: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%DE -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K �1 ��43 3. 1 �- 3�. �%&��43 3 @-8??A. ��%&�-)�3 ��%&�- 3 @-8��A. ��" 3 3. �3 - 3���������. � H %A�( ��. Q����� �� �����. � H %CE

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�EE

$��� E ��������� �� �� H %CE�%� )�EEE� H B@

$��� @ "���� ��� �� ��� $� ��� �

$��� B ��������� ����� C�D(

$��� B ,��� ����������� % "���������� �6� H )�B@$��� B� ,��� ����������� ( "���������� �6 H )�D@

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H AD

1��� � # ������ �%&&&� ���CC&�

$��� ( -��� �� (B�%%

�� � -�%&K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %�

� ,� ����� '��� �� � ��-����! �' ��� ���������� ,���'��� ��������� $� �� ����(����

��� �� '��� ����� ���� �� �) ���� �� �� ������ .� �� ���� ���� �� ���'�������

������������ �� �������� �� �� ������ ���������� � '��� ���� �� �� ������ .�������� ��

��� ��� /����� %$000& �� ������� '��� ����� �� ���� ��� �� ���������� ����������

������ �� ������� ������������ �� ��������� �� ������ '�� ������ '��� ��������

Page 206: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %D@

2��K �1 �- 3. �%&�-)�3 �. �%&��43 3 �)�(D�. �%&�- 3 @-8-%$A%��" 3 3 @-8%?�A. �" 3 3 �)�)E�. ��3 - 3. 63�- 3���������. � H %@�% ��. Q����� �� �����. � H (&

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�EA

$��� E ��������� �� �� H (&�%� )�EA� H %@

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� %�B@

$��� B ,��� ����������� % "���������� �6 T �6�� H )�)))C@

$��� B� ,��� ����������� ( "���������� �6� T �6 H )�))E

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H %@

1��� � # ������ �%&&&� ���CC&�

$��� ( -��� �� E�%)

�� � -�()K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %�

Page 207: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%DA -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K ��%&�-)�3 . �%&��43 3. �%&�- 3�. %��" 3 3 �)�@@B�. �" - 3 @-8-.A.�3 - 3 @-8�7A. 63�- 3 �)�(%���������. � H @�% ��. Q����� �� �����. � H ((

�/20��3� ���0�

$��� %.(" �� �� ������ ����������

$��� C ������ �� �� H )�CD

$��� E ��������� �� �� H ((�%� )�CD� H %C

$��� @ "���� ��� �� ��� Q� �� ���

$��� B ��������� ����� %�BD

$��� B ,��� ����������� % "���������� �6 T �6�� H )�)%BD

$��� B� ,��� ����������� ( 4��7��� H )�&D

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H %C

1��� � # ������ �%&&&� ���CC&�

$��� ( -��� �� %�CC

�� � -�(%K -�� ������ �� ������� �% �� �/�� � %�

Page 208: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %DB

$�����K ������ �%�. 4���� �(�. (.C*������� 4���� �C���������. � H %) ���. Q����� �� �����. � H CA

�/20��3� ���0�

$���%.(.C.E.@

+������� � � � ��* �� ������ ����� ������� �������� ����� �� ���� ��� ���� �����������. � �������� ��

��� ���� �����. �� H )�EA

$��� A.B.D

"������� ��� �� ��� ���� ���� ���*��. �����*�� ���� ��� ��������� ��� O����������� ����� ����O.� �������� ��. �� H)�CD �

$��� & ��������� ����� C�(D

$��� %) ,��� ����������� % "���������� �3 �3 3 H )�&&@

$��� %)� ,��� ����������� ( "���������� ��43 3� H )�&(

$��� %)� ��������� ���*�� $��*�� H "���������� �&4"3 3��33)

$��� %% " �� �� �� �� H E)�%*)�CD� H (E

$��� %% " �� �� �� �� H (E�%*)�EA� H %(

�� � -�((K -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � D�

Page 209: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%DD -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

*�/����0�2���%.(.C� H �)�CC. )�CC.)�CE�

2���%.(.C� H �)�%@. )�B).)�%@�

2���%.(.C� H �)�@). )�C@.)�%@�

'������ �� H (C '������ �� H (C '������ �� H (C

'������ �� H %( '������ �� H %E '������ �� H %%

��7:��H (%�B7B�%C ��7:��H (((�@7C(�B ��7:��H %D�C7&�(

�� � -�(CK > ����� �� ������� �( �� �/�� � D. ��� �� � -�((�

Page 210: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %D&

$�����K ������ �%�. 1�/�� �(�. 1����� �C���������. � H @ ���. Q����� �� �����. � H CA

�/20��3� ���0�

$���%.(.C.E.@

+������� � � � ��* �� ������ ����� ������� �������� ����� �� ���� ��� ���� �����������. � �������� ��

��� ���� �����. �� H )�E@

$��� A.B.D

"������� ��� �� ��� ���� ���� ���*��. �����*�� ���� ��� �������� ��� O����� ���*��� ����� ����O. ��������� ��. �� H )�C(

$��� & ��������� ����� (�)(

$��� %) ,��� ����������� % "���������� �3 - 3 H )�&&D

$��� %)� ,��� ����������� ( "���������� 63� - 3 H )�D@

$��� %)� ��������� ���*�� $��*�� H "���������� 63�- 3 ��33)

$��� %% " �� �� �� �� H CA�%*)�C(� H (E

$��� %% " �� �� �� �� H (E�%*)�E@� H %C

�� � -�(EK -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � %A�

Page 211: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%&) -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

*�/����0�2���%.(.C� H �)�CC. )�CC.)�CE�

2���%.(.C� H �)�(). )�B).)�%)�

2���%.(.C� H �)�)@. )�&).)�)@�

'������ �� H (E '������ �� H (E '������ �� H (C

'������ �� H %( '������ �� H %( '������ �� H %E

��7:��H E�A&7%�AB ��7:��H ()�A7E�)A ��7:��H %%A�B7@�BD

�� � -�(@K > ����� �� ������� �( �� �/�� � %A. ��� �� � -�(E�

Page 212: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %&%

$�����K ������ �%�. 4���� �(�. 1����� �C���������. � H @ ���. Q����� �� �����. � H ()

�/20��3� ���0�

$���%.(.C.E.@

+������� � � � ��* �� ������ ����� ������� �������� ����� �� ���� ��� ���� �����������. � �������� ��

��� ���� �����. �� H )�C)

$��� A.B.D

"������� ��� �� ��� ���� ���� ���*��. �����*�� ���� ��� �������� ��� O����� ���*��� ����� ����O. ��������� ��. �� H )�@(

$��� & ��������� ����� %�&B$��� %) ,��� ����������� % "���������� �%&�- 3 H )�&)@)

$��� %)� ,��� ����������� ( "���������� 63� - 3 H )�&&&&

$��� %)� ��������� ���*�� $��*�� H "���������� �" - 3 ��33)

$��� %% " �� �� �� �� H ()�%*)�@(� H &�A

$��� %% " �� �� �� �� H %%�%*)�C)� T & H %A�B

�� � -�(AK -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � (%�

Page 213: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%&( -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

*�/����0�2���%.(.C� H �)�CC. )�CC.)�CE�

2���%.(.C� H �)�(). )�A).)�()�

2���%.(.C� H �)�%). )�D).)�%)�

'������ �� H & '������ �� H %% '������ �� H %)

'������ �� H %@ '������ �� H %@ '������ �� H %@

��7:��H @�EE7%�B& ��7:��H %B�)@7C�E% ��7:��H EB�AC7E�BA

�� � -�(BK > ����� �� ������� �( �� �/�� � (%. ��� �� � -�(A�

Page 214: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %&C

$�����K ������ �%�. 4���� �(�. (.C ������� 4���� �(C�4� �C���������. � H %) ���. Q����� �� �����. � H CA

�/20��3� ���0�

$���%.(.C.E.@

+������� � � � ��* �� ������ ����� ������� �������� ����� �� ���� ��� ���� �����������. � �������� ��

��� ���� �����. �� H )�E%

$��� A.B.D

"������� ��� �� ��� ���� ���� ���*��. �����*�� ���� ��� �������� ��� O����� ���*��� ����� ����O. ��������� ��. �� H )�@)

$��� & ��������� ����� %�@%

$��� %) ,��� ����������� % "���������� �%&�- 3 H )�&)

$��� %)� ,��� ����������� ( "���������� 63� - 3 H )�&&D

$��� %)� ��������� ���*�� $��*�� H "���������� �" - 3 ��33)

$��� %% " �� �� �� �� H CA�%*)�@)� H %D

$��� %% " �� �� �� �� H %%�%*)�E%� T %D H (D

�� � -�(DK -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � ((�

Page 215: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%&E -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

*�/����0�2���%.(.C� H �)�CC. )�CC.)�CE�

2���%.(.C� H �)�%@. )�B).)�%@�

'������ �� H %D '������ �� H %D

'������ �� H (D '������ �� H (D

��7:��H D�DD7(�(B ��7:��H CE�)7@�)&

�� � -�(&K > ����� �� ������� �( �� �/�� � ((. ��� �� � -�(D�

Page 216: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %&@

$�����K �4���� �%�. 4���� �(�. ������ �(C�4� �C���������. � H % ���. Q����� �� �����. �%� � H CA. �(� � H @)

�/20��3� ���0�

$���%.(.C.E.@

+������� � � � ��* �� ������ ����� ������� �������� ����� �� ���� ��� ���� �����������. � �������� ��

��� ���� �����. �� H )�E%

$��� A.B.D

"������� ��� �� ��� ���� ���� ���*��. �����*�� ���� ��� �������� ��� O����� ���*��� ����� ����O. ��������� ��. �� H )�@D

$��� & ��������� ����� @�(%$��� %) ,��� ����������� % "���������� ��" - &4 H )�&&&

$��� %)� ,��� ����������� ( "���������� �3 - &4 H )�D@

$��� %)� ��������� ���*�� $��*�� H "���������� �" - &4��33)

$��� %% �%� " �� �� �� �� H CA�%*)�@D� H %@

$��� %% �%� " �� �� �� �� H (%�%*)�E%� T %@ H (B

$��� %% �(� " �� �� �� �� H @)�%*)�@D� H (%

$��� %% �(� " �� �� �� �� H (&�%*)�E%� T (% H CD

�� � -�C)K -�� ������ �� ������� �( �� �/�� � (C�

Page 217: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%&A -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

*�/����0�2���%.(.C� H �)�CC. )�CC.)�CE�

2���%.(.C� H �)�%@. )�B).)�%@�

'������ �� H %B '������ �� H (B

'������ �� H (@ '������ �� H CD��7:��H %A�C7@�CE ��7:��H AA�A7%)�)

�� � -�C%K > ����� �� ������� �( �� �/�� � (C. ��� �� � -�C)�

Page 218: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %&B

$����K ;�4# ��������� ���� ;����� � �4�������������. � H % ��. Q����� �� �����. � H @

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� �����

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

Driv

ing

For

ce, F

Di

Liquid Element Fraction, WA

L

$��� E ������ �� �� ��������

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

Driv

ing

For

ce, F

Di

Liquid element fraction, WA

L (re-scaled)

$��� @��������� ��� ��������.�

� H )�DC

$��� A ������ �. �� � H )�(B. �� H )�CD

$��� A�% ��������� �� �� H C$��� A�( ��������� ����� ����� H )�@

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H C

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

0.37

0.38

0.39

0.40

0.41

0.42

Reb

oile

r D

uty

(GJ/

hr)

Feed Stage, NF

$��� ( -��� �� �� H (�@) ��� ��

�� � -�C(K -�� ������ �� ������� �C �� �/�� � &�

Page 219: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

%&D -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

$����K #���� ��������� ���� #��� ��� � L�����������. � H C@ ��. Q����� �� �����. � H &. �C ��������

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� �����

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Vap

our

elem

ent F

ract

ion,

WA

V

Liquid Element Fraction, WA

L

$��� E ������ �� �� ��������

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

Driv

ing

For

ce, F

Di

Liquid Element Fraction WA

L (re-scaled)

$��� @��������� ��� ��������.�

� H )�)@

$��� A ������ �. �� � H )�(@. �� H )�()

$��� A�% ��������� �� �� H E

$��� A�( ��������� ����� ����� H )�(

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H E

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

Reb

oile

r D

uty

(GJ/

hr)

Feed Stage, NF

$��� ( -��� �� �� H (�@ ��� ��

�� � -�CCK -�� ������ �� ������� �C �� �/�� � (E�

Page 220: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� %&&

$����K 4��6��� ��������� ���� ���������������� �� �� ���� �� ���6��� � */� �����������. � H % ��. Q����� �� �����. � H %C

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C+������� � � � ��* �� ������ ����� �����

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Vap

our

Ele

men

t F

ract

ion,

WA

L

Liquid Element Fraction, WA

L

$��� E ������ �� �� ��������

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

Driv

ing

Fro

ce, F

Di

Liquid Element Fraction, WA

L

$��� @��������� ��� ��������.�

� H )

$��� A ������ �. �� � H )�(@. �� H )�()

$��� A�% ��������� �� �� H E

$��� A�( ��������� ����� ����� H )�(

*�/����0�

$��� %'���������� �� �� .������ H E

4 5 6 7 8 9

42.0

42.5

43.0

43.5

44.0

44.5

Pro

duct

ion

of B

enze

ne (

mol

e/hr

)

Feed stage, NF

$��� ( -��� �� �� H (�@ ��� ��

�� � -�CEK -�� ������ �� ������� �C �� �/�� � %)�

Page 221: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

()) -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

2��K 4��6���. �� ����. N� ���� �)�(). )�A@. )�%@���������. � H ) ����. Q����� �� �����. ����� H @). �����&��$ H A������ �������K 4��6��� �� ����. N� ���� �)�&&@. )�&D. )�&&�

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C.E+������� � � � ��* �� ������ ����� �����

$��� A ������ ������&��$������&��$ H )�E( �)�@@ ���������� &) W����� ����

$��� A ��������� ������&��$ �� H C

$��� A��������� ����������� ����� �� ��� ��������.�� ��

�� H (E

$��� A ������ ������. ������������ H )�@B ������ ����. ������ H)�E(

$��� A ��������� ������. ������������ H %) ������ ����. ������ H C&�CD�

�� � -�C@K -�� ������ �� ������� �@ �� �/�� � (@�

Page 222: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�(� ������ �/�� �� ()%

*�/����0�

'������ ������&��$ H E '������ �� H (E

'������ ������ H & '������ ������ H CD

�� � -�CAK > ����� �� ������� �@ �� �/�� � (@. ��� �� � -�CD�

2��K �*4���� . �*4���� . �*4���� �)�CC. )�CC. )�CC���������. � H ) ����. Q����� �� �����. ����� H B(. �����&��$ H ()������ �������K �*4���� . �*4���� . �*4���� �)�&D. )�&D. )�&D�

�/20��3� ���0�

$��� %.(.C.E+������� � � � ��* �� ������ ����� �����

$��� A ������ ������&��$������&��$ H )�ED �)�AC ���������� @) W����� ����

$��� A ��������� ������&��$ �� H B

$��� A��������� ����������� ����� �� ��� ��������.�� ��

�� H E%

$��� A ������ ������. ������������ H )�@@ ������ ����. ������ H)�E@

$��� A ��������� ������. ������ ������ H %E ������ ����. ������ H @B

�� � -�CBK -�� ������ �� ������� �@ �� �/�� � (A�

Page 223: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

()( -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

*�/����0�

'������ ������&��$ H B '������ �� H E)

'������ ������ H %C '������ ������ H @D

�� � -�CDK > ����� �� ������� �@ �� �/�� � (@. ��� �� � -�CB�

Page 224: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

-�C� ������� �/�� �� ()C

��� � ���"� ,���� �

$�����K � H A). �� H CC*CD

�/20��3� ���0�

$��� %��������� ����� ���*����

� ��� H )�&&@. ����� H )�&&@

$��� ( 2�� ����#�� ����#�� � )�)B

$��� C 2�� ���� �� � � � )�CC*)�CE

$��� E 2�� ����� ����� � A�E

$��� @"���� ��� ��/����� ��������� ����������

*�/����0�� ������� ;�/����. ��������

%�CC*%�CE � )�)BE 4����*�4����. @ ���

%�CC*%�CD � )�)D) "�� ������� *"�� ������ . @ ���

%�(E*%�D@ � )�)A@ %.E4������ *%.C4������ . %@ ���

%�((*%�CE � )�)B ������ ���� ��� *%.A1�/���� . C ���

�� � -�C&K -�� ������ �� ������� +% �� �/�� � %@�

Page 225: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

()E -�� ������ #/�� �� �� - �������� $%. $(. �%*�@ � +%

Page 226: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��� �� ��1������

4#F$ ; "���� ���� � ������� ������ �������� ���*���� �� ��� ������ ������� �������

"-�#" "������� -�� ������� #���������� "�����. ���� ��������� �� "����� #����������. ����*��� ���������� �� ������

"��� �/ �� ���� ����� ���� �� ���� ����� ����� �� ���� ������ ������� �7�� ���� ��� ��� ��� ���

�" ���������� "���

�"Q ���������� "������� ������

�#"1#;- $������ ��� "����� #���������� � 4������*�� ���

� ��+ ������ �������� ��� ������ ����������. ������� -������ �������� �� "����� #��������

������� ����� ����� �� ���� ������ � �5������ �� �������*���� ������� ��� ��*�/������ �����

#/�������76�������� �� ��� ����� ���� �� ��� ����� � �������� ��� ������� ��� ��� � �/������� ����. ��� � �� ����*���� 6�������� �����������

,"- ,���� "����������� -������ * �������� ���*������ ��� �� ��� ��������� ��� ��� ������� ��� ��� ���������� � ��� ��� ������� �� �� ��� � ����� �� �� ����������� ���

1#Q 1�� #/������ Q������ * - ������� �� ����/������� �� ������� � �� ����� ��� �5�������� �/������� ���� �7������� ������ ���� ���������

1���� �������� - �������� ������ ���������� �� ��� � ���*����� �����. � ������ � �� ��� � ������������������

F� F���� ���������� * $� ���� �� ���� ���*����� ����������� ���� �� ���� ������������� ��

Page 227: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

()A F��� �� ���������

; F� ;�/� ������ F���� ���������� * $� ���� �� ���� �������� ����������� ���� �� ����������� ���� ��

; ;' ;� ��� � ���� * ;� ��� � '�����

; QF� ;�/� ������ Q��* ���� ���������� * $� �*��� �� ���* ���� �������� ����������� ����* �� ���� ������� ���� ��

;$- ;�� $������� -���� * $� ����. ���������� 5���� ��� ���� ������� ��������� �� ��/����. ��� ��� �� ���� ���� �� ��� ����*����

Q $� Q���� �������� �� $���� � ������ ���

QF� Q��* ���� ���������� * $� ���� �� ���* ������������ ����������� ���� �� ���� �����*���� ���� ��

��� ��� �� ��� ����� � ��� �� ���� � ���� ����. ���� ���*���������� � ���*���������� ������������ ��� �������� � ��� ����� ��

+� ���� ������ ��� ������� ��� ��� ��� ��� �� �5������� �������������. � ���� �� ������� E�%

+,- +� ���� ,�� -���

$#Q $��� #�������� Q������

$��� � �� ��� ����� ���� �� ��� ����� ��� ��� �� ��� �� ���������� � ��� �������� �� 0���� �� �� *���� �� �� ���� � �� ��� ����� �� � ��� ���*�����

$�Q $��� ��� Q������

$������������� - �������� ����� �� ������ �� � �������*���� ���� ��

Page 228: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

�����������

� +� ���� �� �� ��� �� ������ ������

�� +� ���� �� �� ��� �� ���� �� ������

�� +� ���� �� �� ��� �� ���

� +� ���� �� �� ���

� +� ���� ������ ���

Y +,- ����/

20� "����� ������� �� ��������� � �� ���� �

�.�.$ �������O� ��������

' ������ ����������� �����������

� 4����� :��

� ������ ����������� �����������

� ;� ��� ������ ����� ��� ����� �� ��

�� "����������� �� ����� �

� ����� �� :��

� F����� ������ �����

�� +� ���� �������� �� ���*�� ������ �����

�� +� ���� �������� �� ����� ������ �����

�� $�6� �� �/���� ������ �����

� 2�� :��

�� +� ���� �������� �� ����� ������ ����� ��� ������6����

� �� +� ���� �������� �� ����� ������ ����� ��� ��/� �����

���� ���

��� ������� �����

������� ;/���� ������ �����

Page 229: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

()D Q����� ����

! ,���� ���� ������

6; 1��� ��� �������

<; F���� ��� �������

� Q����� �� �����

Q����� �� ���� ������ �����

�� 2�� ����

�� Q����� �� ����� ����� �� ������� �� �� ��� �

0� Q����� �� ������� �� ���� �

�� Q����� �� �����

� Q����� �� ����� �� ���������� �������

�� Q����� �� ����� �� ��������� �������

�� $��*�� ����

�� Q����� �� �������

� ��������

� ��������

�� >���� ��������

�� �������� �� ��������� �

�� �������� �� ��������� 0

���� ������ ������ �����

� F���� �������

�� +���� ����

�� +�:�/ ����

����� ;������ ��:�/ ����

� $��*��

� Q����� �� ���������

� ���������� �!�

�� 4��� � ����� ���������� �!�

Page 230: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

Q����� ���� ()&

8�� # ����� �� � ������ �� ��������� � �� ���� ����

8 "� # ����� �� � ������ �� ��������� � �� ����� ����

�� F���� ����������� �� ������� �

��� F���� ���� ����������� �� �� ���� ���� ����

������ +� ���� �������� �� ����� ������ �����

�� >���� ����������� �� ������� �

��� >���� ���� ����������� �� �� ���� ���� ����

�� 2�� ����������� �� ������� �

Page 231: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(%) Q����� ����

Page 232: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

���������

-����. �� $� � �������6. M� ;� �%&B@�� $������� ������������ �� ���� ��/�����K ��� �/�������� ��� ��� �/���� ����� ������ �� ��� � ������ ��� � ������ � �������� /<1�2 0�. ���%�. %%A�%(D�

-������. -� -� � ���� �. �� F� �%&&@�� ;������� ;�� ��� � $��*� ���� �� � ;�4# "� ���� ����� ���� ������� ����� $�##��� �-$�#Q�F�$� ���� <����� 2���. �7%�. C�

-����� . -� � 2 ���. "� -� �%&&)�� $�������� �� ����� ���� ���� ��*�������� 1���� 1���� 2���. �)�A�. AC%�A@C�

-��� . +� �()))�� ����� � ���� � ���� ���� ���� ����� ������ ��������� ��� ����� ��������� /<1�2 0�. ).�%%�. (%&D�((%)�

-��� . +� � 2�������. X� �� �%&&&�� Q�� ����� � ���� � ������� 2�������� ���� ����� /<1�2 0�. )$�C�. ED@�E&A�

-��� . +� � 1�����. �� ;� �%&&D�� ��������� ����� �� � ����������������� ��� ����� ���� ���� �� ����� /<1�2 0�. ))�A�. %C%A�%C(E�

-���. >� 1�= �����. F� +� � 1����. L� 1� �%&&)�� 1���*������ ;���� -����� �� +������ ����� ����� 1���� 2��� ����. ?.. E)�

-������. ��= #������. #�= ����. #� � $����. Q� �%&&B�� '���� ������*����� ����/������ �� �������� � ���� ���� �� ����������� � �����*��� ���� <��� 2��� 1���� -� �. %.�%%�. EDD(�ED&C�

- *+���. -� -�= ���������. !� �� � Q�� �. +� �� �%&&&�� ;�� ���� ���� ���� �� ����� ����� ���� ���� ������� ��� ��� �����7���� ������������ � $)� <����������� 1���� � -������������ <<-'<<& . $����.-���� ��

-���������. ;� M� � L���������. -� L� �%&D@�� -� ; F� ����� ���� ������ �������� ���� ���� �������� ���������� /<1�2 0�. %��&�. %EA%�%BEB�

4�� . >�= �������. M� ��= ���������� ��. #� Q�= +���. +� � �� $���0�� .M� ;� ,� �()))�� $��� ����� ����� � ������ ����������� ���� �����*������ 1����� 1���� 2�����. �). (A%�(AA�

4�� . >�= +���. +�= �������. M� �� � ���������� ��. #� Q� �()))��� �������������� �� ����� � ������ K ��� �*�5��� ���� ����� 0� � ���� 1���� . �-. (%&�((B�

Page 233: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(%( +���������

4����. �� � �������. ;� 2� �%&DD�� ������ � �������*��:�/ � ��* ����� ��� ���� �*��� ������� ���� ���� �� ����� 1���� 2��� !���. )%�B�.%@(C�%@CB�

4����. �� � �������. ;� 2� �%&DD��� ������ � �������*��:�/ � �� *����� ��� ��� �*��� ������� ���� ���� �� ����� 1���� 2��� !���. )%�&�.(CBB�(CD&�

4������. $� � 2��. M� +� �%&&)�� $������� ������ ���������K - ���� ������ ������� %� F���� ��/���� ���������� <��� 2��� 1���� -� �����.�C. E(%�EC(�

4�����. 1�= ,����. $�= !����. 1� � >����. M� �()))�� ��� �� ����� ��V��������������� ���� ��� 4V��� * #��������� ��� �� !����������� ���6�� ������������� =���� � 7������� �� ������� ��� 9� �� ����� . ?-.E(�ED�

4������. Q� � ;����. ;� �%&&A�� ;� ��� � ���� ����� �� ���� ����K�7� ����������. �/��������. � ��� ������� ��� �����. ���������. ����� ����� <��� 1���� 2��� -� �. %$�%%�. E(AE�E(D)�

4����. �� -� � Q�. !� ;� �%&&B�� $�������� �� ����� �6����*���� ��������� ���������� /<1�2 0�. )%�B�. %B@%�%BA(�

4��� ���. 4�= $����������. ,� � $�������. !� 1� �%&&B�� ������ �� ������������� ������� ���� ���� ��� ������ <��� 2��� 1���� -� �. %.�D�. C)C(�C)E(�

4��� ��. F� ��= ,�������. � #� � L���������. -� L� �%&&B�� !� ������������ � �������� ��� �� ���� �������� 1 ��+. Q�� M�����. �����������

4�����. 4� $� �%&&@�� !�������� ��� ���� ���� � ������ ���� � �����������. ��������� �� "����� #����������. ������� ���������� �� ���*����

4�����. 4� $�= M3�������. $� 4� � ,��. +� �%&&C�� $��� ����. ����� �� ���� �� 6�������� ���� ���� ���������� <��� 2��� 1���� -� �. %�.A()�ACC�

4����� . #� 1� �%&AA�� '� ��� ������ �� ����������� ��� �� ������ � ������������� � <222 ���� � /��� 1���� . ���� %CC�%CE�

4�����. ��= 2���. ��= $���� ���. M�= L����. � � !��������. 2� 2� �()))��; QF� '���������� �� ����� ������� ���������� ��� ��� �������� ��6�������� ������ ��/������ � $� ��������. �����. 2����� !�� ���� 1����� /���� ���� 2���������� � #) . 2 ������. � �. B*%) ;�.()))� # �������

Page 234: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

+��������� (%C

"� ����. Q� -� � L���������. -� L� �%&D&�� ����������*��� �������� ���� �/ �� ����� C� �������O� ����� ��� ��� ��� ��� ������������<��� 2��� 1���� -� �. �?. %CDA�%C&B�

"� ����. Q� -� � L���������. -� L� �%&D&��� ����������*��� �������� ���� �/ �� ����� (� �������O� ����� ��� ��� ��������� � ����������<��� 2��� 1���� -� �. �?. %CB&�%CDA�

"��. M� � L���������. -� L� �%&D%�� $������� ������ ��� ���� �/ ���� *���� �� ����� %� ;������ ��:�/� <��� 2��� ���� �� � �� �. �-. @EA�@@B�

"���. R� � 2�. F� �� �%&&C�� $�������� �� ���� �/ �������� ������� ��������� �� ������� 1���� 2��� !���. )?�B�. %(@%�%(AE�

"�� ���. �� 1� � "� ����. -� �� �%&C@�� ����� ���� � ��������� �� ������ ���� * - ���������� ����� � ����� ���� ������ <��� 2��� 1����.�7�C�. (@@�

"����������. F� � ,��. +� �%&&E�� Q�� ,����*"����������� ;���� ������ #�������� �� ���������� �� ���� "�������� /<1�2 0�. �-. %A&B�%B%)�

�������. ;� 2� � 4�6. ,� �%&&(�� +������ ���� ���� �� ������ ���� <1���2 . 7-. EED�E@D�

�������. ;� 2� � " �� . ,� -� �%&D@�� ������ � ��������� �� ������*���� 6�������� ���� ���� C� $��������� �� "� ���� ��� -6�������� �#/������� ����� ������ <��� 2��� 1���� &������. �). EBE�ED@�

���� �. M� ;� �%&D@�� - �������� ������� �������� ��� ������� ����������/<1�2 0�. %��C�. C@C�CA(�

�V��������. ,� � ���� ���. "� "� �%&&&�� '���� ����� �� ����� ����� � ���� ���� �� ����� <��� 2��� 1���� -� �. %?�%�. %A(�%BA�

����. ;� -� � ,�������. � #� �%&DA�� -� �����*����/������ ���������� � �� �� ��/�*������� ��� ���� �������� >����������� ���������� .%.. C)B�CC&�

�V���� . +�= ,����� . ;�= M������. +� � ,������. +� �())%�� ������� � �� ���K @) ���� � ��� ��� �� � ��Z � /<1�2 !���� >������ $))# �1������. ��/�. -��� � (C� (A�

�����. -� � -������. F� #� !� �%&&B�� '� ��� ������ �� #���������*� � 4����� +��������� ;�/�����K ;������� ���������� -�������1����� 1���� 2�����. ���D�. &%@�&(C�

#��������. M�= $����. Q� � �?���6. ,� �%&&C�� ,����� �������� ���������� ���� ���� �������� 1���� 2��� 1���. ��C. %)&�

Page 235: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(%E +���������

#��������. M�= -������. �� � �?���6. ,� �%&&@�� $��� ������ �� ��� ����� ���� ����������� ������� ���� ���� �� ���� ��� ���� ���������� ��������1���� 2��� !���. $-�C�. EA&�EDE�

#��������. M�= -������. �� � �?���6. ,� �%&&A�� $��� ������ �� ��� ����� ���� ����������� ������� ���� ���� �� ���� ���� ������� ����K ;�/�������������� ������� <��� 2��� 1���� -� �. %$�%(�. E@CB�E@E&�

#��������. M�= -������. ��= 2���. �� � $���� ���. M� �%&&&�� -� ���� ���������� ������� ���� ���� �� ����� <��� 2��� 1���� -� �. %?�%�. %DB�%&A�

2�����. ;� +� �%&C(�� 2���������� �� $������*+�� ������ ��� ,�� ����<��� 2��� 1���. �). ED(�ED@�

2�������. X� �� � -��� . +� �())%�� ;� ����������� ����� � ���� �������� �� ���� ���� �� ���� � ������� ��:�/� /<1�2 0�. )7�%(�. (B%C�(B(E�

2�������. X� �� � !�?� �������. F� �%&DB�� ;������ ������ ������������ ������� � ���� � ���� ���� �� ����� /<1�2 0�. %%�E�. AEC�A@C�

2�������. X� ��= �������. ;� 2� � ; ���. ;� 2� �%&&C�� 2����� ��� ����������� ��� ���� ���� �� ����� ������ ��/������ /<1�2 0�. %C. %C)C�%C(%�

2 ���. "� -� �%&&@�� "������� ��� >�����<������ 8����+����� '/������������� �����. Q�� R���. ���� �������

2������. #� +�= �������. ;� 2� � ; ���. ;� 2� �%&&%�� -������� $���������� #�������� 2�� 1���������� -6�������� ����� ����� <��� 2��� 1����-� �. %-. BA)�BB(�

2����� ��. -�= ,��� ���. M� � +�������. �� �%&BB�� ?����=����� 2���������� @ ��� @"<&/1 � # ������. -�������

2��������. �� "� � X�����. #� �%&BA�� +������ ������ ������������ �� ������������� 1���� 2��� 0����� . ��. (%@�

2��� ��. 2�= 2�. F� ��= ! ���. F� � � ��. -� �%&&D�� - "��������� -�*����� ��� ,�������� "����� ;� ��� �� ���� ������ ���������� 4���� ,���� "������������ 1����� 1���� 2�����. ���A�. D)&�D%B�

,��. +� �())(�� "-$ ������������� "-�#". ������� ���������� �� ���*����

,��. +� � M3�������. $� 4� �%&&E�� ;� ��� ����� �� ������� �� ����� ����� ���� ��� �� 1���� 1���� 2���. �?. @@�

Page 236: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

+��������� (%@

,��. +� � 'O"���� . M� �� �%&D&�� - !��� ��� 4�� $����� 2�� ���$� ������ '� ����������� ;�� �� 1����� 1���� 2�����. �%�E�@�.C&B�E)E�

,��. +�= Q�� ���. 4� � 2����� ��. -� �%&&%�� - ,���� "�����������-������ �� "������� -�� ;� ��� � ������� /<1�2 0�. %7�&�. %C%D�%CC(�

,�5����. -� ;� �%&B(�� ,���� �6� 4����� �������������� 0����� � 8�����+����. �-�E�. (CB�(A)�

,�������. ;� "�= $�����. ;�= ���������� ��. #� Q� � ,��. +� �())(�� �������������� �� �����. ������ � ������ ��� �� ������� ���� ���� ��������1����� 1���� 2�����. �.. BC@�BEA�

,� � �. #� +� �%&E)�� ;� ����������� �����������. *#�������� �� ��� ���*��� �� ��������� � ��� � �������� �� ��� ��:�/ ����� <��� 2��� 1���. %�.%%)%�%%)A�

, ����. !� Q� � ; ���. ;� 2� �%&DE�� ;������ ��:�/. ������ ������������ ������ �� �� ��� �� ����������� ���� ����� <��� 2��� 1���� ���� �� � �� �. �%. BAE�BAD�

, ����. !� Q� � ; ���. ;� 2� �%&D@�� ������ �� ���*����� ���� ������ ����� <��� 2��� 1���� ���� �� � �� �. �). D((�D(D�

, ����. !� Q� � ; ���. ;� 2� �%&DD�� '����� ��� ������� ��� ���� �/�� ��� ��������� �� ���� ���� �������� 1���� 2��� -� �� �. ... ((&�(E)�

,�� ���. M� � '����. �� �%&BB�� ?��� ������ ����������� ���� ����������21,2>/ ����� ��� ���� ���� � ?��� #�A � �#"1#;-. 2��������

,?���. -� � 1�5���. -� �())%�� "� ���� ���� ���� �� ��������� ���*����K ;���� ����� ���������� /<1�2 0�. )7�@�. %)AB�%)BA�

,�������. � #� � ;����. ;� �%&DC�� '����� ���. ���� ����� � :�/��� ��� *������� ����� ��0������� ��� ������� ��� � � ��������� �� ��� ���������������� ��������� � &������� � 1������/���� �� ���. ����&C%�%)%)�

,����. X� 1� � "����. -� +� �%&&B�� +������ ���� ���� �� ��� ����� ���������7 ����7 ���� ���� ����� 1����� 1���� 2���. ���

,V��������. �� #� � ;����. ;� �%&&A�� ;� ��� � ���� ����� �� ������������������ ���������� <��� 1���� 2��� -� �. %$�%(�. E@&B�EA%%�

,V��������. �� #�= ����. "� � ;����. ;� �%&&B�� #/�������� ���� ���� ��� � ���� ����� �� ���������� 6�������� ���� ����� <��� 1����2��� -� �. %.�C�. B&E�D)(�

Page 237: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(%A +���������

1 ������. � M� �())%�� >������ ������ ����������� �� ����� �� ������������������� � ����� ������. ��������� �� "����� #����������. ������� ���������� �� Q�����

1����. �� � ,��. +� �()))�� "������� -�� ��� � ��� ������7$� �������� #���������� � 2���� � $��������� � ;� # *1 ��� � $� $���.������. ���� �� ��� �� �� ��� 2� ������� . ������ B� �� �� �2�����. ��� � ����

1����. �� ;� �()))�� >������� �� �������� �� �������� �� ������ ������������� �� ���� ����� ������. ��������� �� "����� #����������. ����*��� ���������� �� �������

1����. �� ;� � 1������. ;� �())(�� ������ >����� � "-�#" ����� +�����. ��������� �� "����� #����������. ������� ���������� �� ���*����

1����. �� F� �%&B)�� 8����� ��������� � �� �������� ����� �� ������������ ������������ ;����O� ������. ���������� �� " ������. 4���� ��."-� ;�$�� �������

1����. M� #� � 1�����. +� +� �%&B(�� ,�������� �������� ������� :��*������� 1���� 2��� ��� . .?�A�. B%�BA�

1���?��6. $� � M��?���6. -� �%&&&�� ������ �� ������ ������ ��� ��� ���*����� 1����� 1���� 2���. �%. %))@�%)%)�

1� ���. 2� $� � F�������. ,� M� �%&DA�� <��������� � ������ �� ������1� �� ��. $� 2��������

1���. �� ;� � # ������. -� ;� �%&&&�� #����� ������ �� �������� �� ��*�� ���� �� ����� � �-2!!BCC� !���� ��������� � ��� ������������������� ��� ���� ���� �� ������ � ��� ��� ������ ��������. ����CC@�CEA�

1V��������. �� � +�������. +� �%&&D�� ������ � ����������� �� ���*���� �����������7���� ���� ��������� ��� ��� ��������� �� ;�4#� 0��������� ���. �).. @C�AE�

1������. ;� �())%�� <��������� ����� � ������ ����� ��� ����� � ������ ������. ��������� �� "����� #����������. ������� ���������� ���������

1������. ;�= 1����. �� ;� � ,��. +� �%&&&�� ������ '� #���������� �4����� ���������K ��������� '� $� ���� ������ -� ������� $���������1����� ��� 1���� 2���. �%. %C&@�%E%E�

1�. X�= "���. 4� � +�����. �� +� �� �%&&%�� $�������� �� ����� ���� ����*��� �������� �������� � /<1�2 /����� >������ #CC# � F�� -��� ��."-�

Page 238: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

+��������� (%B

1����. M�= , . $�= ���� . 2� � , ��?�. �� �%&D&�� $������� �� � 6����������/���� �� ������� �/������� ���� ����� /<1�2 0�. %$@7A. %()B�%()&�

��� . $� +�= ���������� ��. #� Q� � �� �/���. !� �� �%&&&�� ;�� �������������� ��������� �������� ��� ���������� 6�������� ���������/<1�2 0�. )$�D�. %B)%�%B()�

M�� �. "� �%&&A�� !������� ���� �� ��� ��� !����� � 7� �� � ������������� <� ���� � ����� ������. ��������� �� "����� #����������.������� ���������� �� �������

M�� �. "� -�= ,��. +� � F���. !� �%&&@�� $������� ������� ������ ��������� ��� �� ����������� ��������� 1���� 2��� !���. $-�C�.@%%�@C)�

M����. !� ,� � +��. +� "� �%&DB�� #�������� �� ����*"�������� ����*������ ���� ,���� "������������� 1���� 2����� 1�����. $7. (CC�(EC�

M����. !� ,� � $��������� ��. ,� �%&&@�� $������� $���� �� ��������$� ������K ��� ������ �� ;� ��� �� ���������� ������ ������ �����������/� ���� �� 1������� 2���������� . ��. (@B�C%%�

M� �. >� � �������. ;� 2� �%&&C�� ,�������� ��� ���� � ���� �� �� ��*��������� ����� ���� ����K - ���� � ��������*�� ����� ���������1���� 2��� !���. )?�D�. %CAB�%C&%�

!��� . ,�= 4 ��. #� � !V�� ��. M� �%&&)�� ������������ * ���� ��� ������ ��� ������� �� ���� ���� "� ��� ����������� .� !������� D����������. ). %)&�%%E�

!����. #�= M�������. !�= 4���. ��= -����. M�= ,?���. -�= !�������. ;�� L������. �� �%&&&�� -� �������� ��� ��� ��������� � ����� ��������� ���� ����� 1���� 2��� !���. $). %CEB�%C@(�

!����. #�= 4V��. 1�= ,?���. -�= -���. �� � $����������. 1� �())%�� ����������� �� ���� ����� ������� ���� ���� �������� 1���� 2��� !���.$.. A%D@�A%&C�

!��. R� 1� �())%�� +������� ����� �� �� � ����� � ���� � ���� ������ ���� 0� 2��� 1���� 0���. %)�(�. (CA�(EC�

!���. "� M� �%&D)�� !������� ���� � � ;�,��*1� . ���. Q�� R����

!�������. "� ,� �%&EE�� �������� -����� . �%�&�. DB�%)(�

!���. M� �� � �������. ;� 2� �%&&(�� - ��� ��������*����� ���� ����������� ��� �������� ���������� 6�������� ��/������ <��� 2��� 1����-� �. %�. CEA�

Page 239: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(%D +���������

!����. ,� +� � ,�������. � #� �%&D&�� ;�� ��� � ������������ ����*��� ��� ��� ; QF� ������6���� �� ������� :��������� 1����� ��� 1����2���. 7. B&B�D%&�

F�����. F�= 4������. Q�= -������. 1� L� � ;����. ;� �%&&(�� ��� ��������������� �� ���������� 6�������� ���� ����� /<1�2 0����� . %?�&�.%C)&�%C(D�

F��. M� L�= 1���. $� � L���������. -� L� �()))�� ,����� ������ ���������� ����������� �� ������� ���� ���� �� ���� /<1�2 0����� . ).�A�.%(%D�%(CC�

F����. 2�= ���. ,� � 2?����. X� �%&D&�� "�������� �� ����� ����� ������� ������ ����� ���� ��� �� ������� :��� � ���� ������������ ������� ����� ,���� 0� <��� 1����. �7. D%�&(�

F���. $� ,� � �������. ;� 2� �%&DA�� ������ � ��������� �� ������*���� 6�������� ���� ���� E� ;������ ��:�/ � �� ����� ��� �� ��� � ����� ����� <��� 2��� 1���� &������. �$. (A&�(B&�

F����. �� +� �%&&A�� - ���� � ��� ��� ��������� ���� ����� ������� ��������� ������ ������ 1����� 1���� 2���. �-. %C�(@�

F�������. �� M� � ; �. L� ,� �())%�� ��� Q $� "�������� �������K -������ � �������� �� ��� ��������� 0� 1���� 2��� ����. ).. %)@&�%)AC�

F������. -� F� �%&@@�� #�������� �� "����� ���������� �� '����� "��*������ ������� +����� C. ����� L�������� "� � #���. ;����. L�����*���. �$-�

F���. F� M�= +��� . L� 2� � +����� ��. �� 1�. ������ �%&&)�� ,����� �1������� ������ 2 ������� >���� � 2� ��������� 7��� �� � 8������1���� � -������ "����� $������. L�������� �"�

;�������. ��= ;���� ���. ;� F� � 2����� ��. -� �%&B&�� -6�������� ��*�� ���� ����� �Q 2-"� <� �� 1���� 2��� !��� !���. $.�

; ���. ;� 2� � �������. ;� 2� �%&&@�� $������� ������ ��������� �������� ���� ��/������ /<1�2 !�� ��� ���� . C�. &�%D�

;���� ��. #� "� � !�������. -� "� �%&&D�� ;� ��� � ������ $�������� ��*��� $�������� '���������� � ��� ��� $������ � $��������� 1����� ����� 2�����. ���$��� ��. $%%�$%D�

;�����. M� �%&&D�� 6�����.���� �� ��1/>� � "-�#" ����� +�����.��������� �� "����� #����������. ������� ���������� �� �������

;�����. M� � ,��. +� �())%�� ,����*"����������� ��� ��������� �� ������������� ����������� &=@<� . �?%�

Page 240: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

+��������� (%&

;����. 1� X� � 4����. ,� ,� �%&C&�� ���� � /<1�2 . %$. AB&�B)D�

;�"��. L� F� � ���� �. #� L� �%&(@�� ,���� ������ �� 2����������"� ����� <��� 2��� 1����. �7�A�. A)@�A%%�

;�"����. #�= 2��. #� $� � ������. M� L� �%&&D�� -� ������ ����������� �� ����������� ������ �������� ���������� 1����� ����� 2�����.��. BB�DD�

;��������. M� -� � 1� �. "� �� �%&A%�� ������������ �� ��� ����*����� � ������� ��:�/ ���� ��� ���������� �� ���� � ��� �� �� ������������ 1���� 2��� !���. �.�C��

;�����. +�= �� L�6���. +� � ;�����. L� �%&&@�� QV��������������� 6���� ����� ��� ����� ������� ����� ��� $��������V����� 1�����<��� �����..7. A%(�A%@�

;�����. +�= �?���6*"�������. #� $� � - ���6. M� �()))�� 1��� ������ ���� ���� ��� ������� ���� ���� �� ���� 1���� 2��� !���. $$. E&(@�

;�������. $� !�= ����������. -� ��= !��������. 4� -� � !� ��. Q� Q��())(�� "1 $- ())( ���������� �� ����

Q�������. ,� F� � L� ���. F� -� �%&DD�� <������ ��� ����������� ����� ����� M��� L� ��. Q�� R����

Q�� ���. �� F�= -�� ����. M�= 1����. �� ;�= ����������. � � ,��. +��())%�� ��� "-�#" ����� 0� 1���� 2��� ����. ).. %)E%�%)EE�

Q��� ���. � �� � ; ���. ;� 2� �%&DB�� -����/���� ����� �� �� ��� ����7���*����� ���� ���� �������� <��� 2��� 1���� -� �. �.. %DC&�%DE@�

Q����. Q�= $�������� ���. ,� � L���������. -� L� �%&D%�� - ������ ��������� ���������� /<1�2 0�. �7�C�. C(%�CED�

' ����. #� �� �%&AA�� ��:� ���� !������� ���� � � ������ �� ��� ���2 �������� M��� L� �� � $���. Q�� R����

����. �� R� � +�������. �� �%&BA�� - ��� ���*������� ������� �� �����<��� 2��� 1���� &������. �$. @&�AE�

�?���6*"�������. #� $�= ,��. +� � ;���� ���. ;� F� �%&&B�� +������ ����*���� ������� * � "��������� �� ������ � ������ ���� ������� 1����2��� !���. $��E�. @(B�@EC�

��������. #� M� � �����. F� +� �%&&B�� ���������� ��������� ��� �����*��6��� ������ ���� ���� ������ ���� <��� 2��� 1���� -� �. %.�@�.%B&&�%D%%�

Page 241: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

(() +���������

��� ���. 2� 4� �%&&B�� $��� � ������ ��� ��������� ����� � ���� ����������� 6�������� ��/������ ���������� &������� � 1���� 2���. %��C�. (E@�(@C�

��� ���. 2� 4� � ��� ��. +� R� �%&&D�� $��� ���� ���� �� 6����������/����� �� ���*��� �� ���� ���������� &������� � 1���� 2���.%%�&�. (CC�(E(�

��� ���. 2� 4� � ��� ��. +� R� �())%�� ������ �� ���� ���� ��0������ ���* �� � ��� �� ������ �� ��� ����� ����� �� �������� �����K����� ������0������ ��� �� � ����� ��:�/� ���� <1���2 . 7C���� -�. BCC�BEA�

��� ���. 2� 4�= � �����. >� ;� � $ �������. �� ;� �%&A@�� ����������*� � ����� ����� ��� �������� �� ����������� ��/������ <�����������1���� 2���. $�C�. @@@�@A%�

����������� ��������� O&B �%&&B�� 4��6��� ��������� * ����������� ���*������ O&B� ,�������� ���� ��� . ��� ��� %%(�

���. 1� Q� � �������. ;� 2� �%&&)�� ������ � $�������� �� ������������6�������� ���� ����K � 1����������� ���� ������ 1���� 2��� !���.)$�B�. %D(C�%DCA�

���. 1� Q� � �������. ;� 2� �%&&)��� ������ � $�������� �� ������������6�������� ���� ����K � +����� ����� ���� 1���� 2��� !���. )$�B�.%DCB�%DEC�

���. 1� Q� � �������. ;� 2� �%&&)��� ������ � $�������� �� ������������6�������� ���� ����K � "� ��� ���������� 1���� 2��� !���. )$�B�. %DE@�%D@E�

���������� ��. #� Q� � $������. $� !� �%&&D�� '���� $� ���� ������ ���#���������� ���� ;�����6����� 1����� 1���� 2�����. ���A�. B%B�BCC�

�� ���. 4� #�= �������6. M� ;� � 'O"���� . M� �()))�� ��� ������� �.� � ��� =����� � ;�,��*1� . Q�� R���. ���� �������

�������. ;� �%&(%�� ����� >�����. �%�()�. @@�

����� �. �� ,� � Q�. !� ;� �%&&D�� - ����*���� � ���� �� ���� ����*������� ������� /<1�2 0�. ))�%�. &C�%)@�

���>����� ����O� ,��� �%&&E�� !�������� !������ <���� 4��. "-. �$-�

+����. 1� � �������6. M� ;� �%&AD�� /<1�2 0�. �). %C@�

+?��. #�= $6����. #� X�= ;�6���. �� � 2?����. X� �())%�� #����� ������ ���������� � ���� � ���� ���� �������� 1����� 1���� 2�����. �.%%&�%E)�

Page 242: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

+��������� ((%

+����. M� -�= F?���6. -� ,� � ;��� . -� �()))�� ,����� �������� �������� ��� ������� ��:�/ ���� � �� ���� �� ������ ��/����� ���� �����<��� 2��� 1���� -� �. %C. C&%(�C&%&�

+�������. "� $� � ,� � �. #� +� �%&@)�� 2������ � &�������� �� ���������;�,��*1� . Q�� R����

+���. 4�= !�� ����. -� � Q����V��. F� �()))�� ��� ��������� �� ����� ����� � ���� ���� :�������� ��� ��������� �� ���*��������� ��/������1����� 1���� 2���. �). (EB�(@(�

+����. +� #�= ; ���. ;� 2� � �������. ;� 2� �%&&A�� - ��������� ���������� ��� ���*����� ���� ���� �� ����� <��� 2��� 1���� -� �. %$. CA@C�CAAE�

+�. 1� �%&&(�� ����� ���� ��� ��� ������ �������� !��� � ��� 1�������� 2������� . ���� %E�%@�

$����. 4� �� � L���������. -� L� �%&&B�� - ������� ��� ��������� ������� ���� ������� ��� 6�������� �� ����������� ��/������ <��� 2��� 1����-� �. %.. %D(B�%DE)�

$���. �� � $�����. �� �%&DD�� ������ � �������� �� ������������ �� ��� ����� ��������� 0� �������� ���. %.. EAC�EB@�

$��. ��= 1���. ;�= !����. R� � R�������. 1� �%&&@�� $��������� ;�'1 7 ;���� *����*4��� #���� ;�/���� �� ���������� ����� �� ������������ 0����� � �������� ������. �-7. %&C�

$����. +� �%&((�� /�� �� >����� �. ���� A@. %E(. %BD. (E%. (AA. C)B�

$������ . #� �%&EA�� ;� �� ��������� ��� � �� ����� ��� �� ���� ����������� �� ��� ����������� <��� 2��� 1����. %?. C&B�C&&�

$���. M� �� � 1�� ��. #� M� �%&&D�� !������� ���� �������� � M���L� �� � $���. Q�� R����

$����. L� ��= $���. M� �� � F����. �� +� �%&&&�� ���� �� ��� ��������� � M��� L� �� � $���. Q�� R����

$��. �� 4� � !�������. -� "� �%&&B�� "������� ����������K ����� ������ ������ �� ��� �������� � ��������� ������ ��� ����� ����������� ������������ ������� � /<1�2 ����� ��������� � ������� ��������� ��������� . Q�� R����

$��. �� 4� � !�������. -� "� �())%�� !��� ��� ��� ��� � ��� ���� ���� �� ���� �/ �������� ���������� 1����� 1���� 2���. �$. DAB�DBD�

Page 243: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

((( +���������

$����. +� Q�= 1����. �� Q� � ,�����. "� 1� �%&@)�� " �� ���� �� ���������:�/ �� ���� ���� �� ����� <��� 2��� 1����. )��@�. DB%�DBA�

$���� . M� M� �%&&@�� -� ������� ����������� �� ������� ���������� � /<1�2 �� ��� ���� . �� ��� &%. ���� (((�(CE�

$������. $� � ;����. ;� �%&DB�� ��� 5��� �� ��������� ��������� ��� ���* ��� ����������� <��� 2��� 1���� -� �. �.. ()(&�()C@�

$����. F� -� � 1� �����. ;� Q� �%&D(�� Q�� ;�4# ������ * Q�� "��*����� � ,�������� ���� ��� . %. %(%�

$����. +� �%&&@�� 1������� ��� �� ���� ;�,��*1� ��� #������. Q��R���. ���� �������

$���. ,� �%&B(�� #��� ������ �������� ���� ����� +� ���*!���� ���*���� �� ����� 1���� 2��� !���. �7. %%&B�%()C�

$�������. ;� � 1 ��. �� �()))�� #������� �������� �� ���*/� ���� !��+����������� -� ��� . %. D�&�

$������ �� ��. ,� � L���������. -� L� �%&BA�� $����� �� ������� ���������* . #�� ������� ��������� �� ����� ������� :��������� 1���� ���� !���.%�. %&@�

$��������� ��. ,� �%&DE�� 1������� ��� ����� � /� ���������� � ������ ��� �������� M��� L� ��. Q�� R����

$���� ���. M� ,� � 1�����0�� . M�*+� �%&&(�� $������� ������� � ���*������ �� 6�������� � 6�������� ������ ���� ����� /<1�2 0�. %?�%)�.%@(C�%@C@�

$���� ���. M� ,�= 2��. M� +� � 4���. M� F� �%&D&�� $������� �� 6����������/����� �� ������� ���� ����� 1���� 2��� ��� . ?$. AC�A&�

$����. #� 1� �())(�� +������ ���� ���� ��� �� ���� ����������������K ������� � �������� �� ������ 1���� 2��� !���. $7. ��� %@CB�

$6����. X�= F� ���. X�= +��. #� � 2����. X� �())(�� '���������� �� ���������� �������� �������� 1������� 2���������� ��� ���� ��� . )�.AC%�AEA�

�� ��. +� � !�����. +� �()))�� +����� * ;�� ��� ������� ���� �����1���� 2��� !���. $$. @%DC�@((&�

����. �� L� � +�. �� 2� �%&BD�� �������� ������ �� ������� ���� * ����K �-�� %� ������ ����������� /<1�2 0����� . �)�(�. C)C�C%@�

�������. 4� #� � L���������. -� L� �%&D&�� ����������*��� �������� ���� �/ �� ����� %� ������� �7��������� ���� ���� �� ����� <���2��� 1���� -� �. �?. %CBE�%CB&�

Page 244: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

+��������� ((C

�������. ,� 1� � F����. -� 1� �%&&A�� � ��+K $�������� ������� �����0� 1���� 2��� ����. )�. &C)�&CE�

�������. +� L� � !���. "� M� �%&B(�� $�������� ��������� �� ���������������� /<1�2 0�. �?�@�. &E%�&ED�

������� ��. "� � $����. +� �%&&(�� ��� ����� � ����������� �� �� ������ � ���� � ���� ���� �� ����� ���� <1���2 . 7-���� -�. %%D�%C(�

���. $� � �������. ;� 2� �%&&@�� >����* ���� ���� ���� ������ �� ����������� �� ��� � ������ ��������� 1���� 2��� !���. $-�%�. (C�ED�

>������. +� � # *1 ���. ;� �%&&E�� "�������*-�� ������ �� 1������������� �� ������ 0����� � 2�� ���� ��� ��� ��� . �.�C�. (BB�(&C�

�� ������. �� 4� � �������. ;� 2� �%&D@�� ������ � ��������� �� ��*�������� 6�������� ���� ���� %� ���� �� ����� ���� ��� ���� � �� ����<��� 2��� 1���� &������. �). E@E�EAC�

�� !���� ��. �� L� �%&&)�� ������� � ������ � ����� 1�������� ����1������� !��������E ����� "�������� 2 ������� ��� ��������� ��� /������ � .�� 1��������� � # ������. -������. ���� �������

>������������. >�= "��. !� � "�������. M� ;� �%&&@�� ,������ - ��*������� -������ ��� "�������*-�� ;� ��� � ������� /1! !�� ���!���� . $?C. C&A�E%E�

L�����5�. '� ;� � L���������. -� L� �%&&C�� ��� ������ ������������������ �� 6�������� ���� ���� �� ���� (� $����� ��� �� ���*��� �� ����� �������� �� ������� <��� 2��� 1���� -� �. %�. %%)D�%%()�

L�����5�. '� ;�= M����. �� �� � L���������. -� L� �%&&%�� $�F �K -�������� ������� �������� 1���� 1���� 2���. �$. @A@�

L�����5�. '� ;�= !��� ��. M� L�= 4 ��. #� � L���������. -� L��%&&(�� ��� ������ ����������� ������� �� ���� �*��� 6�������� ���� * ���� �� ����� <��� 2��� 1����. %�. (CE@�(CA(�

L�����5�. '� ;�= +�� ���. M� �� F�= 4 ��. �� � L���������. -� L��%&&(��� $�F �K -������ ��������� �� ����� ���� �������� ��������1���� 1���� 2���. �.. C)@�

L�����5�. '� ;�= +�� ���. M� �� F� � L���������. -� L� �%&&C�� -���� �� ������������ ������ ��� ��� ��������� �� ���� �/ ����������������� ���� ����� ���� <��� 2��� 1���� -� �. %�. %%(%�

L����. L� -�= "�� ���. ,� $� � $����. +� �� �())%�� "����������� ���������� ����� �� ��� ����� �� ���� ���� �� ����� &=@<� . �?$. %�%(�

Page 245: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

((E +���������

L���. $� � $����. L� �� �%&&A�� -6�������� ����� ����� /<1�2 0����� .)��%�. &A�%C)�

L� ���. ,� ;� �%&AE�� 0� /�� 1���� !��. ?.. %(B�

L� 5. #� -� � $������. $� �%&&@�� '������� �� �������� �����*���������� ���� ���� ���� �� ����� <��� 2��� 1���� -� �. %)�A�. ()&E�(%%C�

R�����. 1� � ,�������. � #� �%&&&�� Q��� ���� ��0������� ������������� ��� ��������� �� ��� �������� ���� ���� ���������� 1����� 1���� 2�����. �%. %%C@�%%@%�

X���. ;�= N�. "� � R�. ,� �%&&@�� -�������� ���� ���� * Q��� ������������� �������� ����� �� "������� !������. %�%�. (&%�(&D�

Page 246: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

����*

(�� ���� ���������. %EA(.C*������� �����. %(C

-����� ��. C@. %EE������� ���������. E@. %C(. %E%�������� ���� ����. CE� ���� �� �����. (D����/���� ��� �. C). %%E-$"#Q�. EB-$�#Q. EC. EB. @%. %C(������ ��������. B6�������� ���� ����. D. %). (E. (@.

C@. EA

���� ���� ����. (%4��6���. (@. %%(. %((. %(A. %C(��� ��� �����. E@. AA����*���� � ����. CE4�N ��/����. %((. %(A���� � �����. DC. DA4����. %)E. %(C. %CE4���� . (@

"-;�. EA"-�#". @%"-�#" ����. EC. &B������ � ������. C@. BB������ ������. %EA"� �������. C@� �� % ���������. %@� �� ( ���������. %A������������ ������. %@������������ ���� �. ()������� �� � ����:��. %B. (). C@����������. CA. EA. A%. BD. &D

��� ���. E&����� ���. E&

������ �����. DB������ �������. C). C&������ ������. CB. ED

������ �� ���. CD. ED. DB. &&������ �� ��� � ����. C)�����/ ��������. @A��� ��� ��� �����. %%%����� ����

������� . %A. EE,� � �. %B��� �������. CA

"�#. &B. %C(� �� �����. &B

������ � ���. E@����� ������. CC. CE. AA

�*$����. EB� �/�����. @%������6��. %%). %CE��������. (@. C@. %E)�#"1#;-. EE������� ��������. B������6��. %)&. %(%. %CE������ �� ������. C)�������6��. %)&. %CE����� ������������. &@����� ���� ��. AD�����6����. %EA� ��+ ����. EC. %C(����������������. %C(���� ���� ��������. D. (C. %@)���� ���� �� ����

� ����. DB. &B���� �/. D. (A. C%. C(�����. &B�����������. C(��� ���. (A. (&. C%. &)���*��. (B. BC���*��������. (A. C%���*��������. (A. C%

���� ���� �����. AD���� ���� ����. (E���� ���� ����. (). E(

Page 247: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

((A ��/

���� ���� ��� � "-$���. &B��������. %@���� �. %@. C). C%

���� ���� ������. ((. (@���� ���� ���������. B. %). @B��������� ��� �. CB����������. CB���� � �� ���. (&������ �����

� ����. &B��������. @C��������. @A����� �����. AD. BE. BA. D(.

&)����� ��������. AB����. @A���� ���� ����. @B� ����� ��� . B&��������. &@� ��������. B(������������. BE�/����. @A��� . @E��������. AA�������. D&�������� ���������. A%�� ���� ����. A@��������� �����. @B. A(

����� ��� . C(. CA����� ���� ����. CD. ED. %@%

� ������. C@. &B������ ���� ����. CC���� �� ������������ ����. ()��������. (E. E(. %E(. %EE. %E@

�� ������. %). (@. E(������� �������. ED�������� �� ����. E@���� ������

������ *������ . BB������������. %EE#����. CE. %)E. %CE#����*#��� ��� �� �����. %)&#���� . (@. C@. %%&. %E)

��������. CC#��� ���. CE. %)(�/������� ���� ����. (E. CC. EA. AE

2�����. EB������ ���. CB. A@. B). DB����� � �������. (). ((. (E����� � ������. E&����� � ��������. %E@2����� �������. %D�/� �����. ((:�/��� ��� ���� ��. CB:������� ���������. A%:���������� ���� ��. EB:�/. %%B��������. @C

��� ���. %CE����� ������. %(��+';$. EB������ � ����. ()������ ������. (D������ ������. %&. CA������ ���������. D����� ������������. EE

1���*O"���� . %EA��� ����������. &D������7��� ���. &D��������� ������. B. C)

���� ���� �����. B�����

���������. D����� ��������

����� ���������. A(������ ���. A%

����� �������� ������. C(���� �� ����. %C(����������. %%%1R$ $. EC. EB. @%

�*4���� �. %(B�*4�����. BD. %(&�*������ . %E) "-$. EB. @(. &B

��� ��/��. @(

Page 248: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��/ ((B

;�+'>#. EB����� �����. ()����� ���������. %)��������

������ 7������ . B�����������. @C

�������� ������. D. @C���������� ���*�/�����. (&. C(������ ��� ������. %CE�������� ���������. DC

��� ��������0���� ����. @D��������. %A

��� � ������. B&!������� �������. %D���� ��� ��� ��� �. C(

��� %. &@ ��� (. &@ ������� ��� . %@) ����* ���� �/�������. D. CC ��*��� ��� 6�������. %@)F�. E&

�*N� ���. CE��� �� ���. (&. &)��� � ���. (). ((;�"��*���� �. %&. B)�� ���� �����. AA������� �. &B������� ����� . CC;����� . CE. BD. DB. %%A. %(&. %E).

%EE. %@);����� ���������. %E);���� �����. CA. %EE; F�. %(. E&. @); ;'. CD; QF�. %(. %E. CE. E&. @)��� ����������. CD�� ��� � �����. EA�� ��� � �����. %E@;�4#. CE. C@. BD. %%A. %(&�� ��� � 6��������. %@)�� ��� � ����. (D

�� ��� �������. (A

�*4���� �. %(B�*��/��. %%(Q $�. ECQF�. E&�� � �� ���. AAQ+�F. E@. %%&. %C(. %EA������ �� �����

�������. ()�������. ()

�*N� ���. %C(������ ���. CB�����������

������. C)���* ����. %)D���� ��. %E�������� ��������. %)���������. %)

����������� ������. C(����������� ���� ��. E&. &E

��� �� �����. @D. %%(����*+�������. E@. %(A. %CE������. %)E������� ���. CC�����������. CC. C@. AE. %%B����������� �. &B. %%A���� �� �. DC���� �����. %B����� �����. (). (D����� 6����. %@�������*$����. ()���*����������. (&. &)��������� ��� �. (A�������� ���������. %EA�������� �����������. %)��������*����� ���� ����. %). CC.

%%B. %EA. %@)���7 . EC. EB. %%%. %%E. %%&. %().

%((. %(C. %(@. %(B. %(&. %EE.%ED

���"-;�. EB. %%A������� ������ $����. &B

Page 249: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

((D ��/

������. %)E. %(C. %CE������*����� ��� �� �����. %%)����������. @C. &&

�5������. AA�5�������. D������. EC��/����. E@������ . B. EE���������. EE������. AA����. D�������. AA�����������. DB���� ��. @A

��������7��������� �� ��������. EE������. EE����� ���. %)E�������������. %B�/� ���� ����. DE. %CA

������� ���� � ������. B&������� ���� ����. CC. C@. C&. BA������ �G����. %E@�� ���� ������ ���. @A. AA������ ������. D. (%. (@���� �����. CD. DB. %@(�������

����� ��/�����. %@C���� ��. D&

������� �����. D&������� �/������� ���� ����. %E%+,-. %@%

� ����. DD���������. C&

�*4���� �. %(B� �. ((������ ����. B(������ �����. B(�� ��� �����. A&. %)&. %%). %%&���������. D�� ����� ��� �. B�������� ������ ���. @@�������� ������� ��. @@�������� ���� ��. A

�������� ���������. %C�������� ��� �. ED�����*��� �����. (D���� ���� ������. %)(� ���� �� ��. &)�� ����� ������. E(�� ���� ���� ����. %E(. %@)$+!. E@. %)E. %%(. %%&. %(%. %((.

%(E. %C)��� � ���. ((���� �����������. %D. &(���� ��������� �������. %(���� ��� �������. %(�������� �������. EE���������� ���������. CC��������������. %(. %C. C(

���������. %C��������� ���� ��. ED

����� ���� ���. (&����������� ���. C%����������� ��� �� ������. E@�� ����. %%&. %((. %(A. %C(���� ���� ����������. (A��������� �����������. C@�������� ��������. @E��� � �����. AB������ � �����. D. ()

����������. C&�������. %(. %A. (D. C%�Q 2-". E@. %%A. %%D. %E)�Q P�-". E@. %(D����� � ���. ((

�� �� L � �� ���. AA�����* ���� �� ����. B(���� ��

������������. DB����������. %%������ . DB. &&�����. (D. AA. B&. &&�������. @)���������. DC. DB����� ����. DB

Page 250: Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes · Synthesis and Design of Distillation based Separation Schemes Bek-Pedersen, Erik Publication date: 2003 Document Version

��/ ((&

���� ������ ��������. @A

L���. (@. C@. DB. %E). %EE. %@)L���* ���� 6�������. %E)L F$'Q. %C)L� ���. E@

N� ����. CE. %((. %(A