Теоретические основы разделения многокомпонентных многофазных систем с использованием функциональных комплексов

• Автор: Фролкова, Алла Константиновна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 364 с. : ил. + Прил. (58 c.: ил. )

СОДЕРЖАНИЕ

В В Е Д Е Н И Е
1. АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ И ИХ РАЗДЕЛЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
1.1 .Фундаментальный принцип перераспределения полей концентраций между областями разделения как основа создания технологических комплексов
1.1.1. Реализация ПППК в процессах ректификационного разделе ния жидких смесей за счет варьирования внешних парамет

1.1.2. Реализация ПППК при разделении смесей с различными особенностями фазового поведения
1.1.3. Реализация ПППК при сочетании различных процессов
1.1.4. Реализация ПППК в процессах с разделяющими агентами
1.2.Физико-химические особенности поведения азеотропных смесей
1.3. Цели и задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛОКАЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ БИНАРНЫХ ЖИДКИХ РАСТВОРОВ
2.1. Анализ зависимостей состава бинарного азеотропа от температуры (давления)
2.2. Нелокальные закономерности избыточных термодинамических функций
2.3. Исследование эволюции бинарных азеотропных смесей с использованием различных моделей растворов
2.3.1. Модифицированная симметричная модель растворов
2.3.2. Исследование эволюции бинарных азеотропов с использованием модифицированной симметричной модели
2.3.3. Исследование эволюции интегральных теплот испарения гомогенных растворов
2.3.4. Некоторые проблемы моделирования изотермических парожидкостных равновесий и теплот смешения в реальных системах
3. ТЕРМОДИНАМИКО-ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ
3.1. Исследование модифицированной формы уравнения Ван-дер-Ваальса-Сторонкина
3.2. Локальные закономерности структур диаграмм состояния
3.3. Многообразия состояния, соответствующие различным фазам, и особенности хода многообразий паровой фазы в расслаивающихся системах
3.4. Закономерности отображения векторного поля нод жидкость-пар на поле градиентов температур кипения (давления)
3.5. Локальные закономерности парожидкостного равновесия в гетероазеотропных системах
3.6. Топологическая структура областей расслаивания и изо-термо-изобарические многообразия

3.7. Нелокальные закономерности диаграмм расслаивания
3.7.1. Состояние экспериментальных исследований жидкофазкых равновесий
3.7.2. Принцип соответствия и правило соприкосновения областей состояния
3.7.3. Общее уравнение нелокальных закономерностей и классификация многофазных систем
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КОМПЛЕКСОВ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕИДЕАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
4.1 .Поливариантность разделения смесей с использованием функциональных комплексов
4.2. Выявление условий работоспособности простейшего комплекса
4.3. Исследование комплексов, ориентированных на использование кривизны разделяющих многообразий
4.3.1.Влияние структуры диаграммы фазового равновесия на работоспособность комплексов
4.3.2. Влияние состава исходной смеси на работоспособность комплексов
4.3.3. Взаимосвязь количества рецикловых потоков и энергозатрат
с составом исходной смеси
4.4. Исследование комплексов колонн, работающих при разном давлении
4.4.1. Влияние структуры диаграммы фазового равновесия и состава исходной смеси на работоспособность схем разделения
4.4.2. Взаимосвязь состава исходной смеси и порядка варьирования давления в колоннах с энергозатратами на разделение
4.5. Взаимосвязь эволюции границ областей ректификации и рациональных режимов разделения трехкомпонентных смесей
4.6. Исследование комплексов разделения гетероазеотропных смесей
5. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ В ПРИСУТСТВИИ СЕЛЕКТИВНЫХ РАСТВО-РИТЕЛЙ
5.1. Экстрактивная ректификация с тяжелокипящими разделяющими агентами
5.1.1. Выбор разделяющих агентов и взаимосвязь различных параметров в процессе экстрактивной ректификации
5.1.2. О роли разновысотного ввода потоков питания в колонну экстрактивной ректификации
5.2. Разработка схем разделения промышленных смесей с си-пользованием экстрактивной ректификации
5.2.1. Регенерация растворителей в производстве аскорбиновой кислоты (витамин С)
5.2.2.Регенерация растворителей в производстве термостабилизатора стабилина
5.3. Совмещенный реакционно-экстрактивно - ректификационный процесс
5.3.1. Выбор растворителей в совмещенном процессе

5.3.2. Исследование возможности получения метилтретбутилового эфира в совмещенном реакционно-экстрактивно - ректификационном процессе
6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ
6.1. Некоторые особенности анализа фазовых диаграмм и балансовых соотношений в системах с числом компонентов,
больше трех
6.1.1. Понятие обобщенного центра тяжести. Блок-схема анализа балансовых соотношений
6.1.2. Анализ локальных геометрических характеристик в системах
с числом компонентов больше трех
6.2. Разделение смеси ацетон - хлороформ - бензол - толуол -этилбензол
6.2.1. Описание гомологических рядов структур фазовых диаграмм и схем разделения, основанных на кривизне разделяющего многообразия
6.2.2. Исследование закономерностей разделения четырех- и пятикомпонентных смесей с использованием различных схем
6.3. Разделение смеси этилацетат - этанол - пропанол - бутано/7
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ (отдельная книга)

Для разделения смеси состава 20% В, 20% МК и 60% УК предложен комплекс, в котором ректификационные колонны работают при давлениях 100, 100 и 26 кПа соответственно. Для трех вариантов проведена оценка соотношений капитальных и энергетических затрат. Показано, что существует оптимизационная задача поиска минимальных суммарных затрат: энергетические затраты на разделение минимальны для трехколонного варианта (0.5 условных единиц) и максимальны при сочетании ректификационного разделения и экстракции (1 условная единица). Для капитальных затрат характерна обратная картина: максимальное число ступеней 250 - в трехколонном комплексе, минимальное число 35 - при экстракции и ректификации. Экстрактивная ректификация с масляной кислотой характеризуется промежуточными значениями обоих параметров (0.7 условных единиц и 110 ступеней).
Результаты работы [153] показывают, что необходима оптимизация затрат на функционирование комплекса в целом, а не отдельных колонн. Однако авторы не анализируют детально полученные результаты и исключают из обсуждения исходные составы, в которых содержание одного из компонентов мало и затраты на разделение которых оказываются намного выше. Они не объясняют, например, почему для первой колонны наиболее неблагоприятным по энергозатратам является режим с рабочим давлением 100 кПа или почему зависимости энергопотребления в колоннах от давления для закрепленных составов исходных смесей имеют различный характер. Ранее было показано [154], что сепаратриса в системе вода - муравьиная кислота - уксусная кислота является криволинейной, а вероятное изменение ее конфигурации при варьировании давления может быть причиной сложных зависимостей давление -энергопотребление, полученных авторами [153]. В работах [155-157] рассмотрена поливариантность схем разделения многокомпонентных смесей с одним бинарным азеотропом, вызванная различным порядком варьирования давления в аппаратах разделительного комплекса.
Для разделения семикомпонентной смеси растворителей производства кинофотоматериалов предложена схема, базирующаяся на различных приемах перераспределения полей концентраций. На стадии разделения смеси ацетон-метанол используется ЭР с водой, которой было отдано предпочтение по сравнению с ректификацией при пониженном давлении. Трехкомпонентная состав-