Термодинамико-топологический анализ трехкомпонентных систем с двумя тройными азеотропами

• Автор: Челюскина, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Термодинамико-топо логический анализ структур диаграмм парожидкостного равновесия и их преобразование при изменении давления
1.1 Термодинамико-топологический анализ структур диаграмм парожидкостного равновесия - научная основа синтеза технологических схем разделения
1.2 Физико-химические закономерности преобразования диаграмм парожидкостного равновесия и эволюции бинарных и тройных азеотропов при изменении давления
1.3 Постановка задачи и программа исследования
2. Термодинамико-топологический анализ диаграмм парожидкостного равновесия трехкомпонентных систем с двумя тройными
азеотропами
2.1 Выявление типа особой точки, соответствующей тройному внутреннему тангенциальному азеотропу
2.2 Исследование закономерностей взаимного расположения единичных К-линий в точке тройного внутреннего тангенциального азеотропа
2.3 Исследование поверхности температур кипения трехкомпонентных систем с тройным внутренним тангенциальным азеотропом
2.4 Синтез структур диаграмм парожидкостного равновесия трехкомпонентных систем с двумя тройными азеотропами
3. Эволюция тройной биазеотропии при изменении давления и выявление трехкомпонентных систем с двумя тройными
азеотропами
3.1 Трехкомпонентные системы с моноазеотропными бинарными составляющими

3.2 Трехкомпонентные системы с одной биазеотропной бинарной
составляющей
4. Расчетные исследования тройной азеотропии
4.1 Методика расчетных исследований. Анализ и проверка данных о конкретных трехкомпонентных системах с несколькими тройными азеотропами
4.2 Характеристика базовой системы перфторбензол - бензол
4.3 Расчетное исследование тройной биазеотропии в системе перфторбензол - бензол - метилпропионат при различных давлениях
4.4 Расчетное исследование тройной биазеотропии в системе перфторбензол - бензол - третичный амиловый спирт при различных давлениях
Выводы
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Разработка новых химико-технологических процессов и усовершенствование действующих производств будут эффективными и надежными только в том случае, если они базируются на соответствующих областях фундаментальной науки, в частности на таких областях физической химии, как термодинамика гетерогенных равновесий, теория растворов, химическая кинетика и другие.
Теоретические основы химической технологии и фундаментальная наука являются частично пересекающимися множествами, имеющими прямые и обратные связи. В качестве яркого примера можно привести термодинамикотопологический анализ диаграмм парожидкостного равновесия, который в равной мере можно отнести и к теории гетерогенных равновесий, и к теоретическим основам химической технологии, так как он является научной основой синтеза технологических схем разделения.
Известно, что свыше 70 % энергетических затрат в производствах основного органического и нефтехимического синтеза приходится на стадию выделения конечных продуктов требуемой степени чистоты. Такая высокая энергоемкость процессов разделения, и в первую очередь, процесса ректификации, обуславливает особо тщательный подход к синтезу их технологических схем. Основные ограничения, накладываемые фазовым равновесием на процесс ректификации, связаны с наличием азеотропов разного типа и порождаемых ими разделяющих многообразий (сепаратрис).
Разработанный на сегодня термодинамико-топологический анализ диаграмм парожидкостного равновесия ориентирован на моноазеотропию, когда на каждом элементе концентрационного симплекса находится не более одной азео-тропной точки. Однако, в сравнительно недавнее время были экспериментально исследованы девять бинарных систем с двумя бинарными азеотропами и одна -с тремя. Пять бинарных биазеотропных систем, образованных карбоновой кислотой и бутиловым эфиром одноименной кислоты, являются составляющими промышленной смеси, получающейся при этерификации бутанолом фракции кислот С5-С7. По мере накопления массива данных по азеотропии, особенно в ши-

Таблица 1.
Распределение тройных систем с точками Банкрофта Г! ] среди тройных азеотропных смесей
Водные системы всего 222 Неводные системы всего
количество % количество %
без Г[ 1 80 36.0 22 21.
однагц 109 49.1 43 40.
ДВе Г11 17 7.7 13 12.
три Гц 16 7.2 27 25.
Из табл. 1.2 видно, что доля тройных смесей, содержащих в качестве одного из компонентов воду и имеющих точки Банкрофта Гп, составляет 64%, а в тройных неводных системах - 79% от общего количества тройных смесей с одним тройным азеотропом. В неводных системах по сравнению с водными резко увеличивается количество смесей с двумя и тремя точками Банкрофта Г] |. При этом надо учесть, что точки Банкрофта гп и г22 могут быть в тройных смесях и
ПрИ ОТСУТСТВИИ ТОЧеК Банкрофта Гц.
Физико-химические закономерности преобразования диаграмм парожидкостного равновесия и эволюции азеотропов были столь подробно изложены, так как они непосредственно использовались во второй оригинальной части настоящей работы.
1.3. Постановка задачи и программа исследования.
Из приведенного литературного обзора следует, что систематические исследования тройной биазеотропии до настоящего времени не проводились. С другой стороны, очевиден интерес исследователей, работающих в области ТТА