Фазовые равновесия в системах тетрахлорэтен-н-алканы

• Автор: Дорохина, Екатерина Витальевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1Л Использование многокомпонентных систем с участием н-алканов и
тетрахлорэтена
1.2 Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах с участием н-алканов
1.3 Методы исследования фазовых равновесий
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Описание экспериментальных методов исследования систем
3.2 Исследование фазовых равновесий
3.3 Исследование свойств двухкомпонентных систем с участием н-алканов
и тетрахлорэтена
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Наиболее изученным классом индивидуальных органических соединений являются н-алканы, по которым имеется обширная информация в научной, патентной литературе и справочных изданиях. В меньшей степени изучены двух- и многокомпонентные системы из н-алканов. Исследование таких систем требуют применения соответствующей криогенной аппаратуры при использовании хладогентов твердого С02 или жидкого азота. Также изучение двух- и многокомпонентных систем из н-алканов осложняется существованием различных, в том числе ротационных, структур. Еще менее изучены фазовые равновесия алканов с циклоалканами, аренами и галогенпроизводными углеводородов. Предельные углеводороды широко применяются в качестве теплоносителей, теплоаккумулирующих веществ, а также в качестве растворителей. Однако, н-алканы имеют невысокую растворяющую способность по отношению к полимерам. Галогенпроизводные углеводороды, в том числе тетрахлорэтен (тетрахлорэтилен), применяется в качестве растворителей в машиностроительной, лакокрасочной, текстильной отраслях промышленности. При выборе оптимального состава растворителя к нему предъявляют ряд требований: высокая растворяющая способность и избирательность, однородность состава, низкая температура плавления для применения в условиях экстремально низких температур, низкие значения пожаро- и взрывоопасности. Разработка смесевого растворителя, имеющего высокую растворяющую способность, низкую температуру плавления и не обладающего стойким запахом является важной задачей. Изучение фазовых равновесий в системах из н-алканов и тетрахлорэтена позволит получить данные о фазовых соотношениях в двойных системах с участием неполярных (малополярных) компонентов с молекулярными кристаллическими решетками, а также выявить составы, перспективные для применения в условиях низких температур в качестве растворителей.
Цель работы - расчет, экспериментальное исследование рядов двухкомпонентных систем из тетрахлорэтена и н-алканов и выявление фазовых равновесий в них.
В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:
1. Разработка методики исследования систем из н-алканов с постоянным компонентом ряда (тетрахлорэтеном) и реализация ее в алгоритме.
2 Формирование рядов двухкомпонентных систем на основе тетрахлорэтена и н-алканов, в которых постоянный компонент - тетрахлорэтен, а второй компонент представлен членами гомологического ряда от н-декана до н-эйкозана.
3. Прогнозирование типа диаграмм плавкости двойных систем и их расчет различными методами.
4. Исследование двухкомпонентных систем методом низкотемпературного дифференциального термического анализа (НДТА) и калориметрии ДСК и построение фазовых диаграмм.
Предложен алгоритм исследования рядов двойных систем н-СпН2п+2 - постоянный компонент, в рамках которого впервые рассчитаны ликвидусы 11 двухкомпонентных систем на основе тетрахлорэтена и н-алканов (н-СпН2п+2 где п=10...20) с использованием уравнения Шредера - Ле Шателье, изотермическим, изоконцентрационным и интерполяционным методами. Построены фазовые диаграммы 13 систем и описаны фазовые равновесия в них. Определены составы и температуры плавления смесей, отвечающих точкам нонвариантных равновесий, энтальпии плавления эвтектик в четырех системах и рассчитаны энтропии плавления эвтектических составов.
Проведенные систематические исследования фазовых диаграмм позволили выявить ряд эвтектических составов, которые могут быть использованы в качестве растворителей и обезжиривателей для машиностроительной, текстильной и нефтяной промышленности, а также для пополнения баз данных по фазовым диаграммам двойных систем с участием н-алканов. Предложен-

По II варианту переходим к этапам Э13...Э18, на которых анализируются отдельно ряд систем с четным и нечетным числом атомов углерода в молекуле к-алкана в системах С2СІ4 - н-СпН2п+2-
Этап 13 (Э13). Расчет систем граничных и внутри ряда С2С14 - н-СпН2п+2 (п - нечетное).
п;з. Расчет точек нонвариантных равновесий в граничных системах С2С14 - Н-СпН2п+2 (п - нечетное).
В указанный ряд входят системы С2С14 - н-СцН24, С2С14 - н-Сі3Н28, С2С14 - н-С15Н32, С2С14 - н-СпНзб, С2С14 - н-СідН4о. Граничные системы ряда - С2С14
- н-СиН24 и С2С14 - н-С,9Н40. Расчет составов и температур плавления эвтек-тик по уравнению Шредера - Ле Шателье приведен в табл. 2.5.
Таблица
Составы и температуры плавления эвтектик, расчетные с помощью уравнения
Шредера - Ле Шателье
Число атомов углерода в молекуле н-алкана Данные расчета по уравнению Шредера -Ле Шателье
Температура плавления эвтектического сплава, Содержание н-алкана в эвтектическом сплаве, мол. %
С К
11 -45,1 227
19 -23,3 249,7 1
Пз. Рассчитываем ликвидусы граничных систем с нечетным числом атомов углерода в молекуле числом атомов углерода в молекуле н-алкана (рис. 2.4 и 2.5).
П13. Рассчитываем температуру плавления и состав эвтектики системы внутри ряда (С2С14 - Н-С15Н32) по уравнению Шредера - Ле Шателье: х = 89,34 мол. % С2С14, Те =245,2 К (-27,8 °С).
П3. Рассчитываем ликвидус системы внутри нечетного ряда (С2С14 - Н-С15Н32) по уравнению Шредера - Ле Шателье (рис. 2.6).