Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология продуктов органического синтеза

Диссертационная работа:

Фролкова Анастасия Валериевна. Физико-химические основы ректификации многокомпонентных азеотропных смесей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.04 / Фролкова Анастасия Валериевна; [Место защиты: Моск. гос. акад. тонкой хим. технологии им. М.В. Ломоносова].- Москва, 2008.- 162 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/443

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы

При разработке ректификации важная роль отводится подсистеме физико-химических свойств и термодинамических параметров, которая накладывает ограничения на возможность разделения многокомпонентной смеси. К таким ограничениям относятся азеотропные точки и порожденные ими сепаратрические многообразия, близкие температуры кипения и летучести компонентов, и т.д.

Исследование физико-химической природы смеси, выявление свойств ее фазового равновесия, топологических закономерностей структур диаграмм фазового равновесия является важнейшей задачей при предпро-ектной разработке схем разделения той или иной смеси. При решении задач ректификации важным является определение областей применимости термодинамических законов.

Так, сама возможность осуществления процессов ректификации определяется первым законом Коновалова, в то время как закон Гиббса -Коновалова определяет непосредственно и опосредованно термодинамические ограничения на этот процесс.

Цель работы - дальнейшее углубление теоретических основ термо-динамико-топологического анализа путем доказательства законов Коновалова и Гиббса-Коновалова для многокомпонентных систем. Рассмотрение области действия законов, в том числе применительно к процессам ректификации с инертным газом и экстрактивной ректификации, как симметричным процессам разделения. Исследование новых возможностей методики по выявлению областей возможного существования тройных азеотропов.

Достижение поставленной цели связано с решением ряда конкретных задач:

исследование соблюдения первого закона Коновалова для двухфазных систем различной компонентности и природы;

определение понятия экстремумов и минимаксов, выявлением их типов применительно к любым особым точкам;

проверка выполнимости закона Гиббса-Коновалова относительно простых и сложных особых точек, расположенных на многообразиях любой размерности;

исследование возможности использования методики выявления областей возможного существования тройных азеотропов в системах с разноименными и смешанными отклонениями;

- исследование соблюдения первого закона Коновалова и закона Гиб-бса-Коновалова в симметричных процессах разделения (ректификации с инертным газом и экстрактивной ректификации).

Научная новизна

В работе получен ряд важных, принципиально новых теоретических результатов

  1. Предложен новый универсальный подход, позволяющий доказать выполнимость первого закона Коновалова и закона Гиббса-Коновалова для многокомпонентных систем. Доказательства построены на базе уравнения взаимосвязи векторного поля нод и скалярного поля температур, поскольку именно это уравнение, оперирующее нодами и градиентом температуры, описывает свойства многокомпонентных систем, в которых, в отличие от бинарных систем, используется векторное представление концентрационного пространства.

  2. В случае закона Гиббса-Коновалова, использование классических математических определений понятия экстремума и минимакса, а также типов последних (аналитические, топологические, смешанные) позволило доказать выполнимость закона для любых особых точек - простых и сложных, расположенных как внутри концентрационного симплекса, так и на его границе, в том числе и для точек чистых компонентов, что позволило расширить область действия закона и на зеотропные системы.

Впервые показано, что в случае топологического и смешанного экстремума (минимакса) те частные производные, которые не равны нулю в окрестности особой точки, являются односторонними производными.

  1. Предложена новая классификация особых точек с позиции дифференциальной геометрии (эллиптические, гиперболические и параболические).

  2. На основе методики выделения областей возможного существования тройного азеотропа, базирующейся на концентрационных зависимостях комплексов коэффициентов активности (Г), выявлено достаточное условие расположения тройного азеотропа, условие его возможного появления через стадии образования однократно и двукратно тангенциального азеотропа. Показано, что анализ диаграмм Г-линий позволяет уточнить, какие из теоретически возможных преобразований структуры диаграммы парожидкостного равновесия трехкомпонентных систем данного класса реализуемы.

  3. Рассмотрены два симметричных процесса с позиции соблюдения законов Коновалова (ректификация с инертным газом и экстрактивная ректификация). Доказано полное соблюдение законов для процесса рек-

тификации с инертным газом, что опровергает имеющееся в литературе утверждение о связи результата разделения с кинетическими факторами (коэффициентами диффузии). Рассмотрен случай не соблюдения закона на примере экстрактивной ректификации.

Практическая ценность

1. На стадии проведения термодинамико-топологического анализа
структуры диаграммы парожидкостного равновесия использование мето
дики выявления областей возможного существования л-компонентного
азеотропа (на примере тройных систем) позволяет прогнозировать воз
можность появления термодинамических ограничений либо их снятия в
процессе разделения при варьировании внешних параметров.

  1. Доказательство соблюдения первого закона Коновалова в процессе ректификации с инертным газом позволило опровергнуть возможность преимущественного испарения тяжелолетучего компонента, а также преодоления азеотропов и порожденных ими сепаратрических многообразий с использованием диффузионной дистилляции.

  2. Предложен способ очистки ацетона от сложных эфиров из легкоки-пящей фракции оксидата прямогонного бензина методом экстрактивной ректификации. Определены оптимальные параметры работы экстрактивной колонны и колонны регенерации экстрактивного агента.

Апробация работы и публикации:

По материалам диссертации опубликовано шесть статей в изданиях, рекомендованных ВАК, и тезисы четырех докладов на международных научно-технических конференциях. Подготовлено учебно-методическое пособие.

Работа выполнялась в рамках проекта РФФИ № 07-08-00155.

Объем работы:

Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литературы и приложения. Работа представлена на 123 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 11 таблиц. Библиография включает 123 наименования.

Подобные работы
Мягкова Татьяна Олеговна
Физико-химические основы разделения биазеотропных смесей
Бушина Дарья Ильинична
Особенности диаграмм фазового равновесия жидкость-пар и закономерности экстрактивной ректификации смесей органических веществ
Готлиб Виктор Абрамович
Свойства динамических систем ректификации азеотропных смесей продуктов органического синтеза
Иванова Людмила Викторовна
Разработка термодинамически эффективных схем ректификации многокомпонентных промышленных смесей
Котельников Николай Георгиевич
Физико-химические основы и технология получения транс-2-метокси-3-пентена и транс-пентадиена-1,3 из пипериленовых фракций
Кузьмичева Екатерина Львовна
Физико-химические основы синтеза палладиевых катализаторов для получения термолабильных органических соединений сложной структуры
Захарова Наталья Владимировна
Исследование влияния раствора пенополистирола на технологические и физико-механические свойства стержневых смесей на основе лигносульфоната и жидкого стекла
Шагивалеев Альберт Аухатович
Ректификация смеси этанол-вода в прямоточно-вихревых аппаратах с тангенциально-пластинчатыми завихрителями
Дорожинский Януш
Приложение к диссертационной работе "Новые алгоритмы исследования и расчета ректификации многокомпонентных смесей"
Дорожинский Януш
Новые алгоритмы исследования и расчета ректификации многокомпонентных смесей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net