Исследование фазовых равновесий и процессов ректификации углеводородных систем, используемых при получении ксилолов

• Автор: Бадьина, Нина Семеновна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 176 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ

1.1. Исследование качественных закономерностей ректификации термодинамикотопологический анализ

1.2. Математическое описание парожидкостного равновесия в

многокомпонентных системах и методы его прогнозирования .

1.3. Анализ основных методов расчета процессов ректификации. .

Глава П СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ФРАКЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ С

2.1. Современное состояние производства и потребления

ароматических углеводородов . .

2.2. Описание действующей технологии выделения ароматических углеводородов.
2.3. Характеристика цроцесса получения ароматических углеводородов Сд методом, исключающим экстракцию
2.4. Выбор модельных систем, характеризующих процесс получения ароматических углеводородов Сз
2.5. Задачи настоящей работы .
Глава Ш ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ
РАВНОВЕСИЙ ЖИДКОСТЬ ПАР И СПОСОБЫ ИХ ОПИСАНИЯ
3.1. Очистка веществ .
3.2. Методы анализа изучаемых систем
3.3. Экспериментальные исследования равновесия жидкость пар
в бинарных, трех и четырехкомпонентных системах
3.4. Расчеты фазовых равновесий жидкость пар
и сопоставление их с экспериментом.
3.5. Анализ возможности использования метода ишгдс
для прогнозирования равновесных данных
3.6. Определение и расчет состава и температуры кипения азеотропов
3.7. Термодинамикотопологический анализ исследуемых систем . .
Глава ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕКТИФИКАЦИИ
УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ СС
4.1. Конструкции ректификационных колонн, использовавшихся при исследовании процесса ректификации и порядок
работы на них.
4.2. Исследование траекторий ректификации и сопоставление их
с рассчитанными с помощью различных моделей массообмена. .
4.3. Исследование процессов ректификации в четырехкомпонентной системе толуолн.октан2,2 диметилгептанэтилбензол. .
4.4. Расчет траекторий ректификации в четырехкомпонентной системе толуолн. октан2,2 диметилгептанэтилбензол. . . .
4.5. Анализ физикохимической модели, полученной для описания условий ректификации промышленных смесей.
4.6. Разработка технологии выделения фракции
ароматических углеводородов С 8.
4.7. Использование физикохимической модели, применительно к различным схемам выделения ароматических
углеводородов.1Г
4.8. Техникоэкономическая оценка разработанной технологии выделения ароматических углеводородов Сд .
ВЫВОДЫ . . .
Список литературы


К эмпирическим методам относятся, например, уравнения Маргулеса , II и ВанЛаара , . Однако, изза недостаточно обоснованного учета влияния температуры эти уравнения не получили широкого распространения . Ко второй группе относятся, например, метод Вола , который позволил обобщить уравнения Маргулеса и ВанЛаара. Уравнений, предназначенных для описания конденсационной зависимости коэффициентов активности, предложено к настоящему времени достаточно много , . Важной для дальнейшего развития методов расчета коэффициентов активности оказалась работа Вильсона , положившая начало использованию различных моделей взаимодействия между молекулами,
образующими раствор для выражения избыточной свободной энергии смешения. Если для учета межмолекулярных взаимодействий в растворе воспользоваться концепцией локальной концентрации , подчиняющейся распределению Болыцлана , то соотношение 5 принимает вид
Ц. Каждая бинарная система 1 характеризуется двумя оцениваемыми параметрами Лу и , параметры Ц считаются равными единице. Таким образом, для оцределения коэффициентов активности по уравнениям Вильсона используются свойства чистых компонентов молярные объемы и характеристики бинарного взаимодействия компонентов параметры Ц1 1л1 . Обзор литературных данных , показал, что для гомогенных растворов уравнение Вильсона продолжает оставаться одним из лучших. Так как все рассмотренные уравнения выведены без учета химического взаимодействия между компонентами смеси, то область их
применения ограничена растворами неэлектролитов и слабых электролитов. Впервые сравнение результатов расчетов по уравнениям Вильсона и ВанЛаара проведено в работе Орея, Праузнитца затем они сопоставлялись с результатами расчета по уравнению Редлиха Кистера Нагилем и Синном 2 . В этих работах при обсуждении расчетов по данным бинарных и тройных систем делается вывод о преимуществе результатов расчетов по уравнению Вильсона в целом без разделения на случаи бинарных и тройных систем. Однако результаты расчетов в этих работах представлены в виде графиков крайне мелкого масштаба и лишь для весьма небольшого числа систем, что исключает возможность обсуждения результатов. Более детальное обсуждение преимуществ уравнения Вильсона, по сравнению с другими уравнениями, было проведено в работе . Для проведения сопоставительных расчетов в указанной работе были выбраны тройных и две четверные системы, в которых существенно не выполняется закон Рауля. В этой работе специально не рассматривался вопрос о влиянии температуры на расчеты фазовых равновесий, поэтому при отборе систем были взяты опыты, проведенные в условиях, близких к изотермическим. Основная проблема при расчете коэффициентов активности сводится к нахождению параметров рассматриваемого уравнения Эти параметры, как правило, определяются из экспериментальных равновесных данных всевозможных бинарных пар многокомпонентной системы. В общем случае поиск параметров заключается в минимизации специального критерия, являющегося функцией рассогласования экспериментальных и расчетных величин давлений, температур, составов или коэффициентов активности. I4
териев оценки. ШК произведение числа точек на число компонентов системы. Тем не менее важно знать о расхождении расчетов с опытными данными в отдельных областях концентраций. Сравнение результатов расчета равновесия при различных способах определения параметров показало, что численные методы нахождения констант при использовании соответствующих критериев минимизации являются наиболее точными . Данные по равновесию жидкость пар в области малых концентраций одного из компонентов разделяемой смеси представляют большой интерес в связи с решением таких задач, как глубокая очистка веществ и выделение ценных составляющих из разбавленных растворов. Главной задачей предсказания равновесия в разбавленных растворах является вычисление коэффициентов активности микрокомпонента при бесконечном его разведении. В работе рассматривается наиболее простой случай разбавленных растворов гомогенные системы.