Исследование условий образования внутренних тангенциальных азеотропов в бинарных двухфазных системах

1. Исследование условий образования внутренних тангенциальных азеотропов в бинарных двухфазных системах

Московский государственный университет тонких
химических технологий имени М.В Ломоносова
ИССЛЕДОВАНИЕ
УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ
ВНУТРЕННИХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ АЗЕОТРОПОВ В
БИНАРНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ
Руководители
Студент гр. ХТ-406
Москва, 2015
Серафимов Л.А., д.т.н., профессор
Челюскина Т. В. , д.т.н., профессор
Якушев Р.А.

2. Важность исследования биазеотропии

ВАЖНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
БИАЗЕОТРОПИИ
Исследование бинарных составляющих
Исследование многокомпонентных смесей
Разработка технологической схемы разделения

3. Цель и задачи работы

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель – выявить полный набор свойств,
характерных для бинарного внутреннего
тангенциального азеотропа (ВТА)
Задачи:
найти основные свойства ВТА, используя
математическую модель
рассмотреть эволюцию биазеотропной смеси до
зеотропной через образование ВТА
рассмотреть внутренний тангенциальный азеотроп с
точки зрения избыточных термодинамических
функций

4. Механизм образования биазеотропии в бинарных смесях

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ
БИАЗЕОТРОПИИ В БИНАРНЫХ СМЕСЯХ
Азеотроп с минимумом температуры
кипения:
аз
аз
2 аз
Tаз T10 T20 , K1
y1
dT
dT
1, dy1 1,
0
0,
2
x1
dx1
dx
dx1
1
Азеотроп с максимумом температуры
кипения:
аз
аз
y1
dT
d 2T аз
dy1
0
1,
T T Tаз , K1 1,
0,
2
x1
dx1
dx1
dx1
0
1
0
2

5. Выбор модели для описания появления и распада ВТА

ВЫБОР МОДЕЛИ ДЛЯ ОПИСАНИЯ
ПОЯВЛЕНИЯ И РАСПАДА ВТА
За основу было взято дифференциальное уравнение Ван-дер-Ваальса,
которое имеет вид:
SdT VdP
2g
x1
2
( y1 x1 )dx1 0
(1)
Здесь:
S S V S L ( y1 x1 )
S L
V L
, V V V V L ( y1 x1 )
x1
x1
2g
SdT
( y1 x1 )dx1 0
2
x1
(2)
(3)
dT 2 g
S
( y1 x1 )
dx1 x1 2
(4)
dT
2 g
S
x1 ( K1 1)
dx1 x12
(5)
dK1
d 2T 2 g
S
[(
K
1
)
x
]
1
1
2
2
dx1
dx1
x1
(6)

6. Выбор модели для описания появления и распада ВТА

ВЫБОР МОДЕЛИ ДЛЯ ОПИСАНИЯ
ПОЯВЛЕНИЯ И РАСПАДА ВТА
dK1
d 2T 2 g
S
x
1
2
2
dx1
dx1
x1
Учитывая, что x1
d 2T 2 g dy1
S
(
1)
2
2
dx1
x1 dx1
(7)
dK1 dy1
1 , получаем:
dx1 dx1
(8)

7. Потенциальные возможности образования ВТА

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
ОБРАЗОВАНИЯ ВТА
g E H E T S E
Для реализации биазеотропии необходимо, чтобы петля,
соответствующая бинарной смеси, обязательно проходила
через точку компенсации, в которой g E 0

8. Потенциальные возможности образования ВТА

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
ОБРАЗОВАНИЯ ВТА
Возможные зависимости избыточной функции
Гиббса от состава бинарной смеси

9. Потенциальные возможности образования ВТА

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
ОБРАЗОВАНИЯ ВТА
Зависимости избыточной энергии Гиббса и
коэффициентов активности от состава при P=const в
случае биазеотропных систем

10.

11. Выводы

ВЫВОДЫ
Сделан первый шаг в изучении ВТА в
многокомпонентной смеси
Рассмотрена потенциальная возможность
образования ВТА
Показано, что образование ВТА сопровождается
вполне определенными величинами свойств
исследуемой системы жидкость – пар
Выявлен и систематизирован полный набор
свойств ВТА