Разработка реакционно-ректификационных процессов с несколькими химическими реакциями : На примере процесса получения окиси мезитила

• Автор: Шувалов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил

1. ЛИТЕРА ТУРНЫЙ ОБЗОР И

1.1. Термодинамика гетерогенных систем

с химическим взаимодействием

1.2. Процесс равновесного открытого испарения

с химическими реакциями

1.3. Методы исследования непрерывных совмещенных

реакционноректификационных процессов НСРРП

1.3.1. НСРРП с локализованной реакционной зоной

1.3.1.1. Системы с одной химической реакцией

1.3.1.2. Системы с несколькими химическими реакциями

1.3.2. НСРРП с нелокализованной реакционной зоной

1.3.2.1. Системы с одной химической реакцией
1.3.2.2. Системы с несколькими химическими реакциями
1.4. Примеры реакционноректификационных процессов
с несколькими химическими реакциями
1.4.1. Получение стирола дегидратацией метилфенилкарбинола
1.4.2. Получение этиленгликоля гидратацией окиси этилена
1.4.3. Способ получения ацетальдегида гидролизом вииилбутиловою эфира
1.4.4. Получение окиси мезитила конденсацией аце тона
1.5. Выводы и постановка задачи исследовании
2. ТЕРМОДИНА МИКА ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ
С ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМИ
2.1. Равновесие жидкостьнар в системах с неучтенными
химическими превращениями
2.2. Условия возникновения н свойства хсмиазеот ронов
2.2.1. Хсмиазеотропы определение и условие реализации
2.2.2. Свойства хемиазеотропов безразличное состояние
2.2.3. Реализация хемиазеотропов в идеальных системах
2.2.4. Возникновение хемиазеотропов в неидеальных системах
на примере процесса получения окиси мезитила ОМ
3. АНАЛИЗ СТА ТИКИ НСРРП С МНОГИМИ
ХИМИЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ
3.1. Основные понятии
3.2. Анализ статики НСРРП с локализованной реакционной зоной
3.2.1. О сложности достижения предельного стационарного состояния
3.2.2. Программное обеспечение анализа статики с учетом критерия
3.2.3. Блоксхема программы анализа статики с учетом критерия
3.2.4. Исследование совмещенных процессов на примере промышленных РРП
3.2.4.1. Процесс гидролиза метилацетата
3.2.4.2. Процесс получения аллнлового спирта гидролизом аллилацетата
3.2.4.3. Процесс получения этилацетата
этернфикацией уксусной кислоты этанолом
3.2.5. Стационарные режимы НСРРП с многими химическими реакциями
3.2.5.1. Алгоритм анализа статики РР с локализованной реакционной зоной
3.3. Анализ статики НСРРП с нелокализованной реакционной зоной
3.3.1. Алгоритм анализа статики РРП с нелокализованной реакционной зоной
3.3.2. Описание программы i,
4. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСИ МЕЗИТИЛА
4.1. Физикохимические исследования процесса
получения окиси мезитила
4.1.1. Свойства чистых веществ
4.1.2. Фазовое равновесие
4.1.3. Химическое равновесие и кинетика реакций .
4.2. Анализ статики процесса
4.2.1. Анализ статики НСРРП получения окиси мезитила
с нелокализованной реакционной зоной
4.2.2. Анализ статики НСРРП с локализованной реакционной зоной
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНА ЧЕНИЙ
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ФИЗИКОХИМИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
1.1. Реакционная система МАВМУК
1.2. Реакционная система ААВАСУК
1.3. Реакционная система ЭУКЭАВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ФАЙЛА С ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ
ВВЕДЕНИЕ


В. Сторонкиным 4 данное уравнение было распространено на случай многокомпонентной двухфазной системы, которое было названо обобщенным дифференциальным уравнением ВандерВаальса. Данное уравнение является одной из наиболее развернутых форм выражения условий равновесия между фазами и позволяет установить связь между изменениями температуры, давления и состава соответствующих жидкости и пара. Из него логически вытекают законы Коновалова и Вревского для многокомпонентных смесей 5, а также выводятся условия их применимости. Здесь также следует упомянуть исследования Я. Ван гГоффа 6, который, используя понятия осмотического давления и полупроницаемых перегородок, развивает метод круговых процессов. С, С2 концентрации Кконстанта равновесия термины ВантГоффа, а параметр, входящий в уравнение . РЖТУ для газов 1 и Р совпадает с парциальными давлениями каждого из веществ. Важнейшим следствием из уравнения изохоры является принцип подвижного равновесия Каждое равновесие между двумя различными состояниями вещества системы смещается при понижении температуры в сторону той из двух систем, при образовании которой выделяется теплота. Значение результатов исследования ВангГоффа поистине ог ромно, но используемый им метод не являлся общим и для каждой из рассматриваемых систем требовал соотношения его с каждым конкретным случаем. Поэтому, как это было отмечено в монографии 7, в случае гетерогенных реакции, протекающих в системе, формализм закона действия масс становится бессмысленным и нужно вновь применять общие условия равновесия 4. Все работы, рассмотренные выше, относятся к тому случаю когда сосуществующие фазы представляют собой открытые системы. Что касается термодинамики закрытых систем, то она рассмотрена профессором математической физики Брюссельского университета Т. Де Донде и развита его школой 8 . В основе этой формулировки химической термодинамики лежит использование двух сопряженных термодинамических величин обобщенной координаты и обобщенной силы, которые характеризуют процесс в целом. Координатой, которую Де Донде ввел в г. Л. введенная в г. ЛС 5УТ УР А1. Равенству сродства нулю отвечает химическое истинное равновесие, при положительном сродстве реакция идет в прямом направлении, при отрицательном сродстве в обратном. Т, р равновесное значение . Поверхность, соответствующая равновесным значениям . Т.р . МХР. А0. Первая соответствует преимущественному протеканию прямой реакции. Кроме этого сродство химической реакции обладает рядом интересных свойств. Ш Гф цу,Ц,
где , химический потенциал го вещества. Я, 7р ГЛпу,дг,. Поэтому Де Донде, введя сродство системы как новую функцию состояния, утверждал ее значение для химии фундаментально. В развитие учения Т. Дс Донде, Дюгемом, Сорелем и Жуге , было рассмотрено понятие безразличного состояния закрытой системы, т. Мг произведение стехиометрического коэффициента вещества , в реакции р на молекулярную массу данного вещест ва, а степень протекания химической реакции. Причем все степени полноты реакций в начальном состоянии приняты равными нулю. Для существования такого состояния необходимо, чтобы равенства были совместны с условием замкнутости . Условия совместности и были получены следующим образом. М, есть произведение стехиометрического коэффициента го компонента в реакции р па молярну ю массу данного компонента 1,. Следовательно, состояние системы является безразличным, если можно найти такое решение системы уравнений относительно переменных Ди1,. Ди,в котором по крайней мере одна из величин Дта не равна


После введения обозначений
уравнения в развернутой форме примут вид
м2Ди2 . УСЛР 0. Однако следует отметить, что вариантность совпадает с числом степеней свободы только в случае открытых систем, что касается закрытых систем, в которых по правилу Дюгсма 8 количество степеней свободы равно двум, то в этом случае понятие вариантность вводится исключительно в формальном смысле. Подробно понятие вариантность рассмотрено в работе 9. Рассмотрим системы различной вариантности. Поэтому безвариантные и одновариантные системы всегда находятся в безразличном состоянии. И1 . Эти условия являются общими условиями существования безразличных состояний.