Исследование свойств многофазных систем с целью создания эффективных технологических схем разделения

• Автор: Илларионов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И СИСТЕМНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ АЗЕОТРОПНЫХ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ. ПОДХОДЫ К ИХ РАЗДЕЛЕНИЮ.

1.1 .Обзор экспериментальных данных по фазовым равновесиям бинарных

систем

1.2.0собениости фазового поведения многокомпонентных систем.

1.3.Основы классификации фазовых диаграмм многокомпонентных

систем

1.4 Локализация компонентных азеотропов в концентрационных

симплексах размерности п1

1.5.Особенности разделения смесей с ограниченной взаимной
растворимостью
1.6.Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ
2.1. Элементы множества диаграмм бинарных систем.
2.2. Классификация бинарных систем, как подмножества многокомпонентных
2.3. Трехкомпопентные расслаивающиеся системы. Классификация диаграмм состояния трехфазных систем.
ГЛАВА 3. ОБЛАСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ТРОЙНЫХ ГЕТЕРОАЗЕОТРОПОВ И ИХ ЭВОЛЮЦИЯ ПРИ ВАРЬИРОВАНИИ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ
3.1. Области расположения тройных гетероазеотропов
3.1.1. Сравнение зависимостей избыточного потенциала Гиббса от концентрации в реальных и псевдогомогенных бинарных системах
3.1.2. Исследование закономерностей формирования поверхности избыточного потенциала Гиббса над концентрационным пространством тройных систем. Диаграммы линий идеальности тройных расслаивающихся систем
3.2.Эволюция областей возможного существования тройных гетероазеотропов в трехкомпонентных трехфазных системах
ГЛАВА 4. РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОМ СМЕСИ АЦЕТОН ДИИЗОПРОПИЛОВЫЙ ЭФИР ИЗОПРОПИЛОВЫЙ СПИРТ ВОДА МЕТОДОМ АВТОГЕТЕРОАЗЕОТРОТШОЙ РЕКТИФИКАЦИИ
. 4.1 .Производство изопропилового спирта и диизопропилового эфира
компаниями ЗАО Завод синтетического спирта и ЗАО Нефтехимия. .
4.2.Математическое моделирование фазовых равновесий .
4.3.Разделение смеси ацетон диизопропиловый эфир изопропиловый спирт вода.
4.3.1. Построение технологической схемы выделения диизопропилового эфира и изопропилового спирта. .Л.
ВЫВОДЫ. .Л.
ЛИТЕРАТУРА


ЧЬС - ЫЬР5 и ТаС - ТаР5 [], одна - с тремя [9]; предсказано и подтверждено вычислительным экспериментом наличие пяти тройных систем с двумя тройными азеотропами [-]. Более высокая степень положительного отклонения от идеальности может привести к расслаиванию раствора на две жидкие фазы. Тогда на кривой парожидкостного равновесия появится горизонтальный участок, связывающий равновесные составы сосуществующих жидких фаз (х/ и х”). В случае если нода жидкость-жидкость пересечет диагональ на диаграмме парожидкостного равновесия, в бинарной системе появится гегероазеотроп (рис. В противном случае, когда в азеотропной системе нода и диагональ не имеют точки пересечения, наблюдается область двухфазного расслаивания и не принадлежащей ей гомогенный азеотроп (рис. Рис. В системах триэтиламин - вода, аммиак - этан [], метанол - нонан (6 мм. Расслаивание на две фазы, которым отвечают равновесные составы х,’ и х”, происходит только по жидкости; пар в определенном диапазоне условий, далеких от критических, принимается идеальным. Следует отметить, что расслаивание может наблюдаться только в областях, в которых избыточный потенциал Гиббса принимает положительные значения. Все прочие гетероазеотропы в областях с меньшим числом фаз могут относиться к типам, как неустойчивый узел, так и седло. Поскольку в расслаивающихся- системах точка азеотропного состава может быть расположена как внутри - области расслаивания, так и вне этой области, то при изменении-внешних условий (давления, температуры) азеотропы могут переходить из гетерогенной-области* в гомогенную []. Например, система вода -изобутиловый спирт характеризуется наличием гетероазеотропа при' температурах до °С (- мм. С) азеотроп находится в гомогенной области. Исследование гетероазеотропии тесно связано с изучением равновесия между жидкими-фазами бинарных, тройных и чегырехкомпонеитных систем всех типов, рассмотренных выше, чему посвящено большое количество-работ [,* ]. Так, в моноірафии [4] приведено около тысячи библиографических ссылок на работы в этой области. Многообразие многофазных тройных систем представляют системы, включающие одну, две, три изолировашше бинодали, бинодальные полосы, области трехфазного расслаивания. В природе известны системы с двумя областями расслаивания. В'-работе [], используя уравнение локальных составов ИЯТЬ бьипг синтезированы диаграммы расслаивания трехкомпонентных, систем, содержащих в бинарных составляющих две области расслаивания. Как было показано выше бинарные системы образуют целое множество систем, отличающихся-друг от друга отклонением от идеального поведения [], наличием/отсутствием азеотропии (моно-, би-, три-) и наличием/отсутствием, областей расслаивания (одной или двух). Системы, характеризующиеся наличием азеотропов, это такие смеси, у которых состав жидкой фазы одинаков с составом пара, находящимся с ней в равновесии, и перегоняются как чистое вещество. В этом случае на зависимости температуры кипения от состава' системы наблюдается экстремум. Азеотроп шг и порождаемые ею сепаратрическис многообразия накладывают ограничения на получение чистых компонентов. Уравнение (1. Р, отражающих отклонения от идеального поведения в жидкой (у) и паровой (Р) фазах, вызванные взаимодействиями одноименных (и, ]]) и разноименных (у) молекул. Формулы для определения коэффициентов активности приведены в []. Общие закономерности явления азеотропии в бинарных системах были выявлены Д. П. Коноваловым и М. С. Вревским [, ]. Зависимость состава азеотропа от температуры (давления) является ключевым моментом при использовании некоторых специальных методов разделении [, ]. Анализ экспериментальных данных [-] позволяет выявить основные закономерности эволюции азеотропных составов различной компонентности при варьировании внешних условий. Направление смещения состава бинарного азеотропа при изменении температуры (давления) определяется вторым законом Вревского: при произвольном увеличении температуры кипения (давления) положительный (отрицательный) азеотроп обогащается компонентом с большей (меньшей) парциальной молярной теплотой испарения [, ].