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:

Челюскина, Татьяна Владимировна. Теоретические основы ректификационного разделения биазеотропных смесей : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.17.04 / Челюскина Татьяна Владимировна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова].- Москва, 2011.- 47 с.: ил. РГБ ОД, 9 11-6/1189

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы

В промышленности основного органического синтеза ректификация является самым распространенным процессом разделения реакционных смесей с целью получения целевых продуктов. Основные ограничения, накладываемые фазовым равновесием на этот процесс, связаны с наличием азеотропов разного типа. Азеотропия встречается как в бинарных, так и в многокомпонентных системах. В литературе описаны явления моно-, би- и триазеотропии, когда в системе на одном элементе концентрационного симплекса имеется один, два или три азеотропа, соответственно.

Одним из направлений развития термодинамико-топологического анализа (ТТА) структур диаграмм фазового равновесия (СДФР) является разработка принципов классификации диаграмм парожидкостного равновесия (ПЖР) систем, включающих биазеотропию в том или ином виде. В настоящее время известно 12 бинарных биазеотропных систем, существование которых подтверждено экспериментально; с использованием методики, ранее предложенной автором диссертации, предсказано и подтверждено математическим моделированием наличие двух тройных азеотропов в шести трехкомпонентных системах. Выявление термодинамически возможных структур фазовых диаграмм трехкомпонентных биазеотропных систем как первых представителей многокомпонентных систем и их термодинамико-топологический анализ является теоретической основой предпроектной разработки принципиальных схем разделения сложных смесей.

Явление биазеотропии делает практически невозможным использование обычной ректификации для разделения обладающих этим свойством смесей, поскольку всегда, в зависимости от состава исходной смеси и от температуры кипения азеотропов и компонентов, один или оба азеотропа будут выделяться в качестве продуктовых потоков. Поэтому актуальны исследования специальных приемов разделения таких смесей, в том числе при добавлении дополнительных веществ разной летучести.

Цель работы: создание теоретических основ ректификационного разделения биазеотропных смесей.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

- синтезировать все типы термодинамически возможных структур диаграмм парожидкостного равновесия трехкомпонентных систем, содержащих биазеотропию в том или ином виде;

- получить математические модели парожидкостного равновесия биазеотропных модельных и промышленных систем;

- выявить закономерности эволюции бинарной и тройной биазеотропии при изменении давления (температуры);

- установить особенности фазового поведения бинарных биазеотропных систем, в том числе имеющих промышленное значение, при добавлении разделяющих агентов различной природы;

- исследовать возможности разделения биазеотропных смесей и определить рациональные режимы экстрактивной ректификации (ЭР) и реэкстрактивной ректификации (РЭР).

Научная новизна:

- дано дальнейшее развитие термодинамико-топологического анализа диаграмм парожидкостного равновесия как научной основы синтеза технологических схем разделения биазеотропных смесей;

- предложен новый подход к классификации фазовых диаграмм трехкомпонентных биазеотропных систем, основанный на дифференциации бинарных составляющих по числу азеотропов в них;

- синтезированы 74 типа фазовых портретов процесса открытого равновесного испарения биазеотропных трехкомпонентных систем, в том числе неизвестные ранее;

- впервые установлены закономерности взаимного хода линий единичной относительной летучести, псевдоидеальных линий, изотермо-изобар Банкрофта и инверсии парциальных молярных теплот испарения, определяющего возможности разделения бинарных биазеотропных смесей ЭР (РЭР);

- создан атлас диаграмм указанных выше изомногообразий, насчитывающий 64 структуры, в том числе 40 благоприятных для реализации экстрактивной (реэкстрактивной) ректификации;

- установлены закономерности эволюции биазеотропии, протекающей через граничные и внутренний тангенциальные азеотропы и определяющей преобразование СДФР бинарных и трехкомпонентных систем при варьировании давления (температуры).

Практическая значимость работы:

- создана классификация диаграмм парожидкостного равновесия биазеотропных трехкомпонентных систем, каждому типу которой могут быть поставлены в соответствие все известные и вновь обнаруженные реальные трехкомпонентные системы;

- предложен подход к выбору эффективного разделяющего агента для разделения бинарных биазеотропных смесей экстрактивной (реэкстрактивной) ректификацией;

- разработан атлас разделительных систем;

- для конкретных бинарных и многокомпонентных биазеотропных систем, в том числе содержащих потенциальные разделяющие агенты, получены математические модели парожидкостного равновесия при различных давлениях, с использованием которых возможно систематическое исследование различных режимов ректификационного разделения биазеотропных смесей;

- на основе полученных в вычислительном эксперименте полных данных о ПЖР определены характеристики бинарных и тройных азеотропов и установлены классы, типы и подтипы структур диаграмм парожидкостного равновесия трехкомпонентных биазеотропных систем;

- даны практические рекомендации по разделению биазеотропных смесей с использованием комплексов экстрактивной (реэкстрактивной) ректификации и определены статические параметры работы колонн.

Апробация работы и публикации

Результаты работы отражены в 54 публикациях, в том числе в 27 статьях в журналах, рекомендованных ВАК, включены в раздел монографии; докладывались на международных конференциях (Нидерланды, Словакия, Чехия, Россия), внедрены в учебный процесс. Имеется патент РФ на изобретение № 2340586, зарегистрирован 10.12.2008 г.

Работа выполнена в рамках приоритетного направления развития науки и техники «Энергетика и энергосбережение», при поддержке грантов РФФИ № 02-03-33104, № 05-03-32958, № 08-03-00976-а, № 11-03-00295а; проектов аналитической ведомственной целевой программы РНПВШ № 2.1.2/6880 и № 2.1.2/9350; государственного контракта № 02.740.11.0478.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа представлена на 196 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 25 таблиц, 5 приложений. Библиография включает 215 наименования.


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