Разработка технологических комплексов специальных методов ректификации для регенерации растворителей

• Автор: Чанданалал, Виджесингхе Адикари Мудиянселаге Джаянта
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ стр

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РЕКТИФИКАЦИИ С РАЗДЕЛЯЮЩИМ

АГЕНТОМ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Ректификация бинарных и многокомпонентных систем и необходимость специальных методов . .

1.2. Общая характеристика методов ректификации с разделяющим агентом .

1.3. Основные закономерности экстрактивной ректификации .

1.4. Цели и задачи работы

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АЗЕОТРОПНОЭКСТРАКТИВНОЙ

РЕКТИФИКАЦИИ .

2.1. Теоретический анализ закономерностей процесса зэ

2.2. Экспериментальное изучение азеотропноэкстрактивной осушки растворителей .
2.2.1. Выбор объектов исследования
2.2.2. Изучение и математическое описание фазового равновесия изучаемых систем. Прогноз разделений .
2.2.3. Эксперименты по азеотропноэкстрактивной
осушке
2.2.4. Обсуждение результатов
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ . I
3.1. Теоретический анализ закономерностей процесса
3.2. Экспериментальное изучение разделения азеотропних смесей растворителей с легкокипящим агентеИЗ
3.2.1. Выбор объектов исследованияИЗ
3.2.2. Изучение и математическое описание равновесия жидкостьпар
3.2.3. Экспериментальнорасчетные исследования процесса
3.2.4. Обсуждение результатов .
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИТНЫХ ЛЕНТ
4.1. Характеристика задачи
4.2. Термодинамикотопологический анализ структуры равновесной диаграммы и синтез альтернативных схем разделения.
4.3. Выбор и проработка перспективного варианта
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Методом анализа структур диаграмм и возможных разделений является термодинамикотопологический анализ. Теоретические и экспериментальные исследования возможных типов структур диаграмм ИКР для тройных смесей были начаты Шрейне-макерсом /8/ и продолжены в работах /9-/, а для четверных смесей - в /-/. Термодинамические аспекты равновесия рассматривались Сторон-киным /,/, Хаазе /-/ и Сусаревым //. Термодинаыико-топологический анализ (ТТА) оформился как научное направление в результате работ Серафимова // и Карова //, обобщенных в монографии /7/. В последние годы появились работы японских и английских авторов /-/, практически повторяющие более ранние работы советских исследователей. Основные положения ТТА вкратце изложены далее. Для V х е X : У = ? У = К• * (1. К - вектор-столбец коэффициентов распределения КI для всех компонентов. Кг = ^ г (. Т« ? С-линий) N -кратных ? N-> , т. ТТА устанавливает совпадение особых точек различных описаний друг с другом и с фигуративными точками компонентов и азеотро-пов системы. Т= ~*0 и устойчивые узлы, являющиеся точками локальных максимумов этих функций. Седлами системы дистилляционных линий являются точки минимакса поверхностей Т= Тх(х). Если в системе имеется больше одного неустойчивого и/или устойчивого узла, то семейство дистилляционных линий распадается на ячейки - области дистилляции. Области дистилляции заполнены траекториями, одновременно ко-нинциальными и конфициальными , но линии разных областей имеют разные точки начала и/или конца траекторий. Топология разбиения на ячейки - топологическая структура диаграммы ПЖР определяется существованием и расположением особых точек, их температурными уровнями и некоторыми топологическими закономерностями ("правилом азеотропии"), являющимися условием отсутствия разрывов на поверхности Т-Х. Концентрация г -го компонента при движении по дистилляцион-ной линии достигает экстремума в точке пересечения дистилляцион-ной линии с единичным Кг-многообразием; взаимное расположение единичных К^-и о(-многообразий определяет наличие точек перегиба на ДИСТИЛЛЯЦИОННЫХ ЛИНИЯХ, Т. Кг- И #0) -многообразия определяют вид фазового портрета дистилляцион-ных линий /,/. Системы с одинаковой топологической структурой диаграммы ПЖР могут иметь разный вид фазового портрета. П.п. Разработана классификация систем различной размерности по числу азеотропов в подсистемах, а для тройных смесей определены все топологически возможные типы структур //• Анализ условий их реализации выявил маловероятные структуры //, этот прогноз совпадает с имеющейся статистикой распределения изученных структур тройных систем по типам и классам //. Знание структуры диаграммы ПЖР дает возможность прогнозировать ожидаемые разделения многокомпонентной смеси. Упрощенно говоря, в каждой ячейка С-линий сопряженных нод существует своя ранжировка особых точек (компонентов и азеотро-лов) по температурам кипения. Точки кубового остатка (дистиллата) при 1-ом (2-м) заданном разделении и обоих продуктов при промежуточных разделениях определяются выходом линий материального баланса на границы симплекса или границы ячейки. Предполагается, что линии материальных балансов промежуточных разделений занимают промежуточное положение между линиями балансов предельных разделений /,/. Примеры возможных разделений тройных смесей различных классов и типов показаны на рис. Разбиение концентрационного симплекса на ячейки С-линий и балансовые соотношения позволили ввести понятие "область непрерывной ректификации" для предельных разделений - множества составов исходной смеси, ректификация которых по 1-му (2-му) заданным разделениям дает одинаковые качественно составы продуктов. Положение границ областей непрерывной ректификации для 1-го и 2-го заданных разделений на участках узел-седло не совпадает. Примеры разбиений показаны на рис. Рис. Примеры организации множества составов продуктов разделения по /,/ для различных типов топологической структуры диаграммы ПЖР. АС /? Рис. Топологические структуры диаграммы С-линий (а) и разбиение симплекса на области непрерывной ректификации для 1-го (б) и 2-го (в) заданных разделений.