Разработка методов и программных средств анализа фазовых диаграмм смесей органических продуктов

• Автор: Усольцева, Оксана Олеговна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 273 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Непрерывные совмещенные реакционно-ректификационные процессы. Методы исследования и разработки

1.1.1. Общие сведения и классификация совмещенных процессов

1.1.2. Основные этапы разработки реакционно-ректификационных процессов

1.2. Анализ статики реакционно-ректификационного процесса

1.2.1. Анализ статики реакционно-ректификационного процесса с локализованной реакционной зоной

1.2.2. Анализ статики реакционно-ректификационного процесса

с нелокализованной реакционной зоной

1.3. Технологические аспекты процессов получения первичных
алкил ацетатов
1.3.1. Проведение процесса этерификации в жидкой фазе
1.3.2. Проведение процесса этерификации в паровой фазе
1.3.3. Совмещенный реакционно-ректификационный процесс этерификации
1.4. Термодинамико-топологические закономерности фазовых диаграмм азеотропных смесей
1.4.1. Безразличные состояния
1.4.2. Явление азеотропии и хемиазеотропии
1.4.3. Множества К- и ау-линий и их взаимосвязь с азеотропией
1.4.4. Законы, определяющие поведение парожидкостных систем,
в том числе и с химическим взаимодействием
1.4.5. Нелокальные закономерности структур диаграмм
1.5. Выводы по литературному обзору
1.6. Постановка задачи исследования
Основная часть

Глава 2. Разработка метода компьютерного анализа структур диаграмм процессов открытого равновесного испарения, в том числе и с наличием химических взаимодействий
2.1. Разработка метода компьютерного анализа структур диаграмм процессов открытого равновесного испарения
2.2. Разработка метода компьютерного анализа структур диаграмм процессов непрерывного испарения с наличием одной химической
реакции
Глава 3. Исследование закономерностей диаграмм дистилляции и реакционной дистилляции, определяющих их свойства и структуру
3.1. Обычная дистилляция
3.1.1. Исследование эволюции диаграмм дистилляции в тройной смеси диэтиламин-хлороформ-метанол
3.1.2. Исследование эволюции фазовых диаграмм с помощью построения псевдоидеальных линий в тройной смеси диэтиламин-хлороформ-метанол
3.1.3. Исследование эволюции фазовых диаграмм с помощью построения характеристических линий в тройной смеси диэтиламин-хлороформ-метанол
3.2. Реакционная дистилляция
3.2.1. Физико-химические основы описания процесса дистилляции с химической реакцией на примере процессов этерификации
3.2.2. Общие сведения о механизме реакции этерификации и условиях
ее протекания
3.2.3. Исследование эволюции диаграмм дистилляции, а также реакционной дистилляции в системах:
этилацетат-этанол-уксусная кислота-вода
3.2.4. изопропилацегат-изопропанол-уксусная кислота-вода
3.2.5. н-бутилацетат-н-бутанол-уксусная кислота-вода
3.2.6. Определение наличия расслаивания в жидкой фазе

Глава 4. Влияние избирательного обмена веществом между реакционной зоной и внешней средой на состояние равновесной реакционной системы
4.1. Равновесная система, в которой протекает единственная химическая реакция
4.1.1. Оценка влияния дополнительного подвода вещества
на равновесную степень протекания химической реакции
4.1.2. Оценка влияния дополнительного подвода вещества на состав равновесной реакционной системы
4.2. Равновесная система, в которой протекает m линейно-независимых реакций
4.2.1. Оценка влияния дополнительного подвода вещества
в равновесную систему с m линейно-независимыми реакциями на равновесную степень их протекания
4.2.2. Оценка влияния дополнительного подвода вещества
в равновесную систему с m линейно-независимыми реакциями
на её состав
4.2.3. Оценка влияния дополнительного подвода материального потока определенного состава на равновесную степень протекания каждой из химических реакций и на состав равновесной реакционной системы
4.3. Влияние избирательного обмена веществом между реакционной
зоной и внешней средой в процессе получения изопропилацетата
Глава 5. Разработка совмещенного реакционно-ректификационного процесса получения изопропилацетата
5.1. Анализ статики процесса получения изопропилацетата
с локализованной реакционной зоной
5.1.1. Структура областей дистилляции и ректификации
5.1.2. Проверка практической реализуемости стационарных режимов отвечающих первому и второму заданным разделениям
5.2. Анализ статики процесса получения изопропилацетата
с нелокализованной реакционной зоной

условиях равновесия. Это достигается за счет такого распределения компонентов по высоте совмещенного аппарата, которое на протяжении реакционной зоны обеспечивает протекание реакции в сторону эфирообразования.
В течение некоторого времени в промышленных условиях для синтеза метилового эфира адипиновой кислоты использовали метод этерификации с применением в качестве катализатора ионообменной смолы вофатита Р. Кислота и спирт смешивали в заданном соотношении и подавали в так называемую предколонну, наполненную мелкозернистым вофатитом Р (размер зерен 0,5-2,5 мм). В этой колонне до 70% кислоты превращалось в эфир. Затем смесь направлялась в верхнюю часть другой обогреваемой колонны, которая посекционно заполнена крупнозернистым катионитом (размер зерен 15-20 мм). Эфир и адипиновая кислота стекают в нижнюю часть колонны, а навстречу им в виде паров подают метанол из испарителя через перегреватель. При этом оставшаяся кислота доэтерифицируется. Образовавшийся эфир из куба направляли в сборник и на дальнейшую переработку для освобождения от остатков кислоты и других примесей. Избыточный метанол и получающаяся эфировода выводились из колонны через конденсатор в сборник. Опыт эксплуатации установки показал, что крупнозернистый катионит (мелкие частицы катионита предварительно склеивались) имел недостаточную прочность, а при температуре 180°С разлагался с отщеплением формальдегида и двуокиси серы. Главным препятствием для широкого применения катионитов являлась их мелкозернистость и термическая лабильность.
В Московском институте тонкой химической технологии разработана технология получения формованного катионита КУ-2 с использованием термопластичного материала [24]. Катионит КУ-2 ФПП получается в виде цилиндров диаметром 8-12 мм и длиной 12-14 мм (СОЕ такого катионита 1,6-2,0 мг экв Н+/г сухого катионита). Создание такого формованного катионита позволило разработать непрерывный совмещенный реакционно-ректификационньй процесс (НСРРП) этерификации уксусной кислоты этанолом [25]. Этот процесс освоен в промышленности в 1980 г. на Сявском лесохимическом заводе.