Фазовые и химические равновесия в многокомпонентных системах

Температура. Влияние температуры на равновесие системы определяется знаком и величиной теплового эффекта АН процесса. Для одно- и многокомпонентных систем АН — это тепловой эффект данного равновесного фазового превращения АЯф для химического равновесия — тепловой эффект данной реакции АЯ, р. [c.131]

Уравнения (1.23а), (1.28), (1.38) и (1.1) образуют обобщенную систему гидромеханических уравнений, которая может служить основой полного математического описания многофазных многокомпонентных смесей с химическими реакциями и процессами тепло- и массопереноса. Однако эта система уравнений еще не замкнута не определены кинетические и равновесные характеристики фаз. Для замыкания этой системы необходимо привлечение дополнительных (термодинамических и механических) свойств фаз, рассмотрение энергетических переходов при фазовых превращениях, учет равновесия многокомпонентных систем, формулировка метода определения кинетических параметров уравнений. [c.50]

Данные о парожидкостном равновесии бинарных смесей, необходимые для расчета фазового равновесия в многокомпонентных системах, являются специфическими для процессов разделения. Они размещаются в базе, названной Периферия . К этим данным относятся параметры корреляций для учета неидеальности жидкой фазы. Такая организация банка данных позволяет дополнять или заменять периферийную базу и, следовательно, специализировать систему на решение других классов задач химической технологии, не изменяя общей структуры банка. [c.97]

Так, например, математическое моделирование и расчет разделения многокомпонентных азеотропных и химически взаимодействующих смесей методом ректификации сопряжены с определенными вычислительными трудностями, вытекающими из необходимости рещения системы нелинейных уравнений больщой размерности. Наличие химических превращений в многофазных системах при ректификационном разделении подобных смесей приводит к необходимости совместного учета условий фазового и химического равновесий, что значительно усложняет задачу расчета. При этом основная схема решения подзадачи расчета фазового и химического равновесия предусматривает представление химического равновесия в одной фазе и соотнесения химически равновесных составов в одной фазе с составами других фаз с помощью условий фазового равновесия. Для парожидкостных реакций можно выразить химическое равновесия в паровой фазе и связать составы равновесных фаз с помощью уравнения однократного испарения. Для реакций в системах жидкость-жидкость целесообразнее выразить химическое равновесие в той фазе, в которой содержатся более высокие концентрации реагентов. Для химически взаимодействующих систем с двумя жидкими и одной паровой фазой выражают химическое равновесия в одной из жидких фаз и дополняют его условиями фазовых равновесий и материального баланса. Образующаяся система уравнений имеет вид [c.73]

Термический анализ. Построение диаграммы состав — температура кристаллизации (плавления). Физико-химический анализ вследствие своей наглядности и объективности широко используется для изучения фазовых равновесий в многокомпонентных системах. В данной главе рассматриваются фазовые равновесия в двух- и трехкомпонентных системах с твердыми фазами. [c.167]

Необходимо иметь в виду, что в реально отводимое время можно изучить фазовое равновесие только в системах, содержащих не более четырех компонентов. Более того, экспериментально можно получить только дискретные данные, тогда как для расчетов соответствующих процессов необходимо располагать аналитическим выражением, связывающим составы равновесных фаз. В связи с этим возникает задача получения аналитической зависимости одного состава фазы от другого в многокомпонентных системах. Такого рода зависимости рассчитываются на компьютере с целью выяснения всех физико-химических ограничений на процесс разделения и для проведения автоматизированного проектирования соответствующих установок. [c.148]

При наличии химических реакций на изменение состава системы накладываются, помимо условий фазового равновесия, ограничения, определяемые характером и условиями протекания этих реакций. Некоторые связанные с этим вопросы были рассмотрены применительно к бинарным системам в гл. IV, 8. Метод расчета равновесия между жидкостью и паром в многокомпонентных системах, в которых происходит несколько одновременно протекающих реакций, разработан Хала [172—174]. [c.372]

Таким образом, для описания и расчета процесса ректификации многокомпонентной смеси, осложненного химическими процессами, получается система нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка (1.61) и (1.64) в сочетании с алгебраическими трансцендентными уравнениями фазового равновесия (1.5) и уравнением (1.66). [c.37]

ФАЗОВЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ [c.42]

Важное значение, которое придается в последние годы изучению различных природных органических веществ, являющихся сложнейшими многокомпонентными системами, привело к необходимости изыскания рациональных путей определения характера фазовых равновесий в подобных системах. Эти пути лежат, по-видимому, в теоретическом обобщении имеющегося экспериментального материала определенной области физико-химического анализа органических систем. Выяснение основных закономерностей взаимодействия компонентов простейших двойных и тройных систем позволило бы применять познанные закономерности для определения фазовых равновесий в многокомпонентных системах. [c.203]

Физико-химический анализ тесно соприкасается с учением о фазовых равновесиях. Теория фазовых равновесий в большей своей части занимается многокомпонентными системами. [c.191]

Экспериментальные трудности изучения фазовых равновесий в многокомпонентных системах, как известно, чрезвычайно велики. В связи с этим, как нам кажется, актуальное значение имеют работы Кравченко [23, 44], которые являются первыми попытками теоретического обобщения экспериментальных данных о физико-химическом анализе двойных систем парафиновых углеводородов с целью выяснения закономерностей взаимодействия их компонентов, изыскания методов расчета простейших типов четверных и пятерных систем. [c.204]

Практикум содержит работы по основным разделам физической химии. В пособии рассмотрены методы физико-химических измерений, обработки экспериментальных данных и способы их расчетов. Большое внимание уделено строению веществ, первому началу термодинамики, фазовому равновесию в одно-, двух- и многокомпонентных системах, химическому равновесию в гомогенных системах и др. Интерес представляют работы по молекулярной спектроскопии и кинетике гомогенных и гетерогенных реакций. Изменены работы, связанные с применением термохимических, рентгеноструктурных и некоторых электрохимических методов исследования. Введены работы по расчету сумм состояния и термодинамических функций. [c.2]

Часто такую группу веществ в многокомпонентных системах нельзя указать вследствие невозможности их измерить или вследствие отсутствия четко определенных групп. Для таких систем обычно определяют физические или химические свойства (например, коэффициент преломления, плотность, йодное число и т. д.) освобожденных от растворителя продуктов, полученных из приведенных в равновесие фаз. Для изображения фазового равновесия выбирают такие свойства системы, которые достаточно хорошо отвечают конечным целям экстракции (например, йодное число, если экстракция производится для разделения насыщенных и ненасыщенных соединений). В других случаях выбирают свойства, которые достаточно различаются численно для разделяемых продуктов. [c.75]

Действительно, если для полного определения бивариантной двухфазной системы бинарной смеси при заданном общем давлении достаточно знать лишь концентрацию одного из компонентов в одной из фаз, то для полного определения /г-вариант-ной двухфазной системы, состоящей из п компонентов, необходимо знать уже концентрации п—1 компонентов в одной из фаз при заданном общем давлении. В общем случае это означает, что кривая фазового равновесия (изобара) для каждого компонента, находящегося в многокомпонентной смеси, является фупкциейпе только физико-химических свойств (качества) других компонентов, но и их абсолютных концентраций (количества). Этим собственно и отличается многокомпонентная смесь от бинарной смеси, где кривая фазового равновесия (изобара) для каждого из двух компонентов зависит только от физико-химических свойств (качества) другого. Следовательно, каждый компонент такой сложной смеси имеет не одну кривую фазового равновесия, а бесчисленное множество их, в зависимости от содержания других компонентов, что приводит к необходимости располагать многочисленными данными по равновесным соотношениям. Установление этих данных экспериментальным путем требует большого труда даже в случае трехкомпонентных смесей и практически становится невыполнимым если речь идет о смесях с большим числом компонентов. Более того, как уже говорилось выше, такой путь изучения равновесных соотношений здесь даже исключается, потому что данные, экспериментально установленные при каком-либо одном режиме для заданного разделения смеси, не могут быть использованы существующими методами для проведения расчетов при изменении хотя бы одного из условий этого режима для того же самого разделения смеси, например, при изменении флегмового числа. Проведение расчетов существующими методами становится возможным только в случае идеальной смеси, в которой летучесть каждого компонента пропорциональна абсолютной мольной доле этого компонента при любой температуре и любом давлении [481. Такие идеальные многокомпонентные смеси состоят обычно из химически родственных компонентов (например, смеси углеводородов в нефтяной или коксо-беизольной промышленности и т. д.) и равновесные соотношения для каждого компонента этой смеси в системе пар-— жидкость описываются достаточно точно уравнением [c.78]

В Московском институте тонкой химической технологии изучаются неорганические соединения (А. Е. Плющев, Б. Г. Коршунов, П. И. Федоров) фазовые равновесия в многокомпонентных системах (С. В. Львов, А. А. Серафимов). [c.13]

Правило фаз — важнейший закон гетерогенного химического и, прежде всего, фазового равновесия. Это правило позволяет априорно характеризовать фазовый состав какой угодно сложной многокомпонентной системы при заданном числе независимых переменных, [c.574]

В химической технологии значительно чаще подвергаются ректификации неидеальные многокомпонентные жидкие смеси. В этих случаях условие фазового равновесия системы редко поддается точному аналитическому описанию. Процесс ректификации и методика его теоретического расчета еще больше усложняются, когда компоненты разделяемых смесей образуют бинарные и тройные гомо- и гетероазеотропы. Ниже мы ограничимся рассмотрением ректификации смесей, все компоненты которых присутствуют в дистилляте и кубовом остатке, не образуя азеотропов процессы разделения более сложных смесей являются предметом специальных курсов. [c.551]

В двойных системах зависимости избыточного химического потенциала компонентов от состава смеси обычно достаточно хорошо описываются уравнениями Маргулеса или Ван-Лаара. Уол [6] распространил эти уравнения на многокомпонентные смеси. Термодинамические методы широко используются нри описании наиболее изученного класса фазовых равновесий — равновесия между жидкостью и паром [7]. Экстракционные равновесия [c.77]

Физико-химические свойства многокомпонентных смесей, зависящие от температуры, давления, состава, и параметры бинарного взаимодействия компонентов обладают той характерной особенностью, что их количество при небольшом увеличении числа чистых компонентов быстро возрастает до больших объемов. Вследствие этого для хранения таких данных необходимо выбирать формы, позволяющие получить характеристики произвольной многокомпонентной смеси из составляющих для смесей возможно меньшей размерности, обладающей большей степенью общйости. Исходя из этого принято нецелесообразным хранить физико-химические свойства многокомпонентных смесей, а рассчитывать их с достаточной степенью точности но известным методикам на основе свойств чистых компонентов. Что касается параметров равновесия в бинарных системах, то для каждой пары компонентов хранятся только коэффициенты (два или три в зависимости от модели описания неидеальности жидкой фазы). Тем неменее разнообразие моделей описания фазового равновесия и их полуэмпирический характер часто не позволяют остановиться на какой-либо одной модели, вследствие чего наряду с коэффициентами предусмотрено хранение и экспериментальных табличных данных по фазовому равновесию в бинарных смесях в специальной базе на внешнем носителе типа магнитной ленты. [c.406]

В гл. VII—IX рассматриваются методы априорного расчета и методы корреляции данных о фазовых равновесиях в системах различной сложности. Методы расчета равновесий жидкость — пар (и трехфазных равновесий жидкость — жидкость — пар) в многокомпонентных системах особенно суш.ественны для химической технологии. Исследования в этой области интенсивно развиваются в последние годы, обобщения новых результатов недоставало в нашей литературе. В упомянутой ранее книге Рида и др. есть глава Праузнитца о парожидкостном равновесии в многокомпонентных системах, глава содержательная, но она отражает состояние проблемы только к началу семидесятых годов. Главы VII и VIII сопровождаются приложениями, которые должны способствовать применению расчетных методов на практике. При изложении материала авторы в большой степени опирались на собственный опыт, свои результаты исследований. В частности, гл. IX целиком посвящена изложению нового метода расчета равновесий, который разработан и проверен в лаборатории авторов за последние годы. [c.4]

Расчет процессов азеотропной и экстрактивной ректификации. В процессах азеотропной и экстрактивной ректификации приходится иметь дело с неидеальными многокомпонентными системами, содерх<ащими, как минимум, три компонента (два компонента исходной смеси и разделяюпщй агент). Условия фазового равновесия в таких системах описываются сложными зависимостями. Из-за различной химической природы компонентов заданной смеси и разделяющего агента обычно значительны теплоты смешения и существенно различаются теплоты испарения. Это приводит к изменению расходов материальных потоков по высоте ректификационных колонн, которое необходимо учитывать при расчете. [c.564]

Условия фазового равновесия зависят от физико-химической природы компонентов заданной смеси, температуры и давления. Последнее в процессах ректификации практически постоянно и выбирается по технологическим соображениям. Поэтому при заданном давлении условия равновесия между жидкостью и паром оказываются физико-химической характеристикой разделяемой системы и не могут быть изменены без введения в нее новых компонентов. Возможности изменения движущей силы процесса ректификации за счет изменения соотношения расходов материальных потоков также лимитируются технико-экономическими соображениями. Поэтому возможности интенсификации процессов разделения смесей с помощью обычной ректификации ограничиваются применением высокоинтенсивной аппаратуры и организацией оптимальной технологии разделения, обеспечивающей наиболее рацибналь-ную последовательность выделения отдельных компонентов или фракций из исходной многокомпонентной смеси. Необходимо также иметь в виду, что обычная ректификация, как правило, приме- [c.6]

Известно шесть приближенных методов вычисления, объединенных в систему методов сравнительного расчета. Они широко используются для вычисления значений различных микро- и макросвойств индивидуальных веществ, растворов, характеристик фазовых равновесий в одно-и многокомпонентных системах, а также для характеристик химических превращений [11]. Мы ограничимся лиип> четырьмя из этих методов, а именно теми, которым отвечают приближенные соотиощсння [c.13]

Информационное обеспечение. Для работы алгоритмов пакета программ расчета технологических схем разделения многокомпонентных смесей необходимы следующие классы исходной информации физико-химические свойства чистых компонентов для расчета характеристик потоков (состава и энтальпии) и решения модельной системы уравнений ступени разделения (7.383) параметры уравнений для расчета фазового равновесия (уравнение Вильсона (4.23) и уравнение НРТЛ (4.24)). [c.405]

Для построения Д. с. расчетным путем необходимо знать зависимости хим. потенциалов всех компонентов системы от 7] р и состава фаз. Приближенные методы расчета с применением ЭВМ интенсивно развиваются, в частности, для многокомпонентных сплавов. Однако пока Д. с. строят на основе эксперим. данных, получаемых гл. обр. термическим анализом, к-рый позволяет определять зависимости т-р плавления или кристаллизации от состава, а также изучением равновесий жидкость-пар и жидкость - жидкость, Широко используют рентгеновский фазовый анализ, данные о микроструктуре затвердевших расплавов, измерения физ. св-в фаз (см. Диаграмма состав - свойство). Изучение Д. с. составляет осн. содержание физико-химического анализа. [c.33]

Как известно, ректификация в периодическом режиме заключается в разгонке определенного количества смеси, имеюшейся в кубе. При этом в зеотропных системах, если колонка достаточно эффективна, можно получить фракции, каждая из которых является практически очищенным веществом. В тех случаях, когда в системе имеется один или несколько азеотропов различного типа протекание процессов ректификации усложняется и зависит от характера фазового равновесия и состава разделяемой смеси. Влияние этих факторов известно довольно давно, в частности, даже термин азеотроп отражает особое поведение азеотропных смесей при перегонке и ректификации. Если учесть, что в производственной практике часто встречаются многокомпонентные азеотропные системы, становится понятным, почему при разработке ректификационных методов разделения и очистки веществ одним из первоочередных вопросов является вопрос об определении возможных результатов ректификации в конкретных системах с заданными физико-химическими свойствами. [c.168]

Подсистема РП обеспечивает расчет состава и параметров равновесных состояний многокомпонентных гетерогсниых хиглв чески реагирующих систем. Рассматриваются системы, относящиеся к числу закрытых и изолированных. Установление равновесия в них достигается за счет внутренних фазовых и химических превращений, что же касается механического и энергетического равповесия с окружающей средой, то оно предполагается заранее достигнутым. Считается, что исследуемые системы являются в общем случае гетерогенными. При этом все газообразные индивидуальные вещества (компоненты) входят в состав одной газовой фазы, а конденспрованные могут образовывать как отдельные фазы, так и идеальные конденсированные растворы. [c.217]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология