Физико-химические основы ректификации многокомпонентных азеотропных смесей

• Автор: Фролкова, Анастасия Валериевна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Оглавление.
Введение

Глава 1. Основные законы векторных полей нод многокомпонентных систем

1.1 Первый закон Коновалова.

1.акон ГиббсаКоновалова

1.3 Математические термины

1.4Локализация лкомпонентных азеотропов в концентрационных симплексах размерности л1.

1.5 Постановка задачи исследования

Глава 2. Выполнимость законов Коновалова и ГиббсаКоновалова в многокомпонентных двухфазных системах.

2.1 Соблюдение первого закона Коновалова для многокомпонентных двухфазных систем.

2.1.1 Идеальные системы.

2.1.2 Неидеальные зеотропные системы
2.1.3 Азеотропные системы.
2.2 Доказательство соблюдения закона ГиббсаКоновалова в особых точках многокомпонентных систем
2.2.1 Простые особые точки
2.2.2 Сложные особые точки
2.2.3 Иллюстрация выполнимости закона ГиббсаКоновалова на примере
системы ацетон метанол гексан этанол.
2.3 Выявление концентрационных областей возможного существования тройных азеотропов в системах с разноименными и смешанными отклонениями фаз от идеального поведения.
2.3.1 Построение концентрационных областей возможного существования тройных азеотропов на примере реальных и модельных систем.
Глава 3 Реализация первого закона Коновалова и закона Гиббса, Коновалова в процессе ректификации с инертным газом и экстрактивной ректификации
I 3.1 Расчет процесса ректификации системы изопропиловый спирт вода
в токе азота.
3.2 Расчет процесса экстрактивной ректификации для системы этилфор
миат ацетон метилацета.
Выводы..
Литература


Появление азеотропов такого типа возможно лишь в смесях со смешанным отклонением от закона Рауля или с химически активными компонентами. Рис. ВТА в бинарной системе. В работе [] были проанализированы случаи изображения пересекающихся кривых ликвидуса и солидуса на фазовых диаграммах бинарных систем, сделан вывод, что такая интерпретация экспериментальных данных является результатом принятия аксиомы существования абсолютно недиссоциированного соединения. В случае простых особых точек характеристические корни системы дифференциальных уравнений открытого равновесного испарения равны вещественным числам, никогда не равным нулю. В случае сложных особых точек один из корней равен нулю или оба корня равны нулю. На рис. Внутренний тангенциальный трехкомпонентный азеотроп. О,. V? ф0. Составляющие градиента температур — = — = 0, —- = —г = 0. Характеристические корни векторного поля нод в данном случае Я, =0,Я^ *0. Пуанкаре / = 0. Геометрический образ окрестности особой точки - седло-узел (рис. Граничный однократный трехкомпонентный тангенциальный азеотроп. Vз ^ 0. Составляющие градиента температур — = — = 0. Я, = 0, Л2 Ф 0. Индекс Пуанкаре / = 1 Геометрический образ окрестности особой точки -сложный узел на стороне (рис. Индекс Пуанкаре / = -1. Геометрический образ окрестности особой точки -сложное двухсегментное седло на стороне (рис. Внутренний тангенциальный азеотроп в бинарной составляющей (например 2-3). Составляющие градиента температур — ф 0, — = 0, —т = 0. Я, *0, Я2 =0. Индекс Пуанкаре / = 0. Геометрический образ окрестности особой точки - седло-узел на стороне (рис. Граничный однократный тангенциальный азеотроп в бинарной составляющей (например 2-3). Составляющие градиента температур — ф 0, — = 0. НОД Я, = 0, Яз Ф 0. Индекс Пуанкаре / = 1. Геометрический образ окрестности особой точки -сложный односегментный узел (рис. Индекс Пуанкаре /' = -1. Геометрический образ окрестности особой точки -сложное односегментное седло (рис. Граничный двухкратный, тройной тангенциальный азеотроп в вершине концентрационного треугольника. Составляющие градиента температур. Характеристические корни векторного поля нод Л, = О, Я2 = 0. Геометрический образ окрестности особой точки - сложное двухсегментное седло (рис. Граничный двухкратный тройной тангенциальный азеотроп в вершине концентрационного треугольника (например, в точке компонента2). Характеристические корни векторного поля нод Я, = О, Л, = 0. Геометрический образ окрестности особой точки - сложный седло-узел (рис. Перечисленными видами сложных особых точек исчерпываются все теоретически возможные случаи, характерные для векторных полей равновесных нод в трехкомпонентных системах. Эти случаи представлены на рисунке 1. Следует отметить, что возможно также существование сложных особых точек относительно границы симплекса, имеющих индекс Пуанкаре, равный нулю относительно границы симплекса, но обладающих индексом, не равным нулю, относительно полного концентрационного пространства (положительно-отрицательные узлы Ы+Ы', седлоузлы С+Ы', СМ1, положительно-отрицательные седла С+С‘). Эти сложные особые точки являются устойчивыми и не относятся к точкам тангенциальной азеотропии []. Рис. Сложные особые точки диаграмм трехкомпонентных смесей. Закон Гиббса-Коновалова в своей современной трактовке относится к азео-тропным точкам грубых и тонких структур. Впервые закон был теоретически выведен и подтвержден экспериментально Коноваловым Д. П., который автор сформулировал следующим образом [1]: «В пунктах, соответствующих тахнпит'у или ггйттит’у кривой упругости пара, как функции процентного состава жидкости, пар имеет тот же состав, как и жидкость». Ранее Дж. В. Гиббс описал закон на примере трехкомпонентной системы []. В дальнейшем многими исследователями поднимался вопрос о соблюдении закона Гиббса-Коновалова, несколько менялась его первоначальная формулировка. Автор также отмечает, что второй закон Коновалова является общетермодинамическим и справедлив для двойных систем любого типа. В работах [2, 3, 5] обсуждаемый закон также связывается с понятием производной, т.