Диаграммы реакций фазовых равновесий

Вопрос о влиянии структуры диаграммы фазового равновесия жидкость— пар и процесса открытого испарения при наложении условия химического равновесия не рассматривался в приведенных примерах потому, что это влияние будет наибольшим в условиях мгновенной реакции. [c.207]

Существует несколько способов представления фазовых равновесий трехкомпонентных конденсированных систем на диаграммах. Такие системы часто встречаются в процессах химической технологии (соли, вступающие в реакцию в растворах, растворы смесей кислот и т. п.), технологии вяжущих материалов, металлургии и т. д. [c.191]

Основными данными при решении задач технологического проектирования и оптимизации являются физико-химические и теплофизические данные. Они обычно представляются в трех формах — в виде таблиц, диаграмм и уравнений. Наиболее распространенным способом все-таки является аналитическое представление, допускающее непосредственный расчет соответствующих параметров при заданных входных условиях. В химической технологии, особенно для целей проектирования, к наиболее распространенным данным обычно относятся давление пара, теплота испарения, удельная теплоемкость, плотность, теплопроводность, вязкость, теплота реакций, данные по пожаробезопасности, поверхностное натяжение, фазовое равновесие (жидкость—пар, жидкость—жидкость, жидкость—жидкость—пар, жидкость—твердое вещество, твердое вещество—пар, растворимость), кинетика реакций химического превращения, полимеризации, растворимости и т. д. [c.177]

В физических системах, т. е. в системах, составные части которых химически не взаимодействуют друг с другом, число независимых компонентов равно числу составных частей системы. В химических системах (составные части таких систем участвуют в химических реакциях) число независимых компонентов определяют по разности число составных частей минус число химических реакций, возможных в данной системе при заданных условиях. Фазовые равновесия изучают при помощи физико-химического анализа. Для этого устанавливают зависимость между измеримыми на опыте физическими свойствами (/пл, (кип, Л- плотностью и др.) и химическим составом систем. Изучение зависимости температуры кристаллизации (плавления) от состава системы составляет сущность термического анализа. Диаграммы состояния, построенные по данным термического анализа в координатах температура кристаллизации — состав, называются фазовыми диаграммами плавкости. Количество твердых фаз, образующихся при постепенном охлаждении расплавов заданного состава, определяют на основе фазовых диаграмм плавкости, руководствуясь правилом рычага или правилом отрезков (см. пример 1). [c.67]

Большая часть ортофосфатов металлов, как указано в табл. 7, была приготовлена преимущественно тремя методами осаждением малорастворимых ортофосфатов, кристаллизацией из равновесных растворов и высокотемпературными реакциями в твердой фазе. Высокотемпературные реакции обычно пригодны только для получения трехзамещенных фосфатов, не содержащих гидратной или связанной воды. Для получения соединений этими методами синтез нужно проводить при температурах ниже температур плавления и стеклования. Методами осаждения не всегда получают термодинамически устойчивые твердые фазы, и состав осадков может изменяться в зависимости от условий осаждения. Иногда трудно воспроизвести получение ортофосфатов методом осаждения, если условия реакции описаны недостаточно подробно. Методы кристаллизации позволяют получить соединения определенного состава, соответствующие фазовой диаграмме, если кристаллизация производится не слишком быстро. Для надежности методы кристаллизации указаны в таблице только в тех случаях, когда имеются данные о фазовом равновесии. [c.215]

Диаграммы фазовых равновесий тройных оксидных систем строили с учетом того, что парциальное давление кислорода Ро2 = 212,8 гПа. На них выбирали фигуративные точки, отвечающие составам известных сложных хромсодержащих оксидных соединений магния, кальция и стронция, существующих при данных условиях. Триангуляцию осуществляли путем сопоставления энергии Гиббса, которой обладали конкурирующие при установлении равновесия пары реагентов, соединенных в реакции. Значения термодинамических характеристик (АЯ°298, 5°298) взяты ИЗ справочной литературы [2] или при отсутствии табличных данных рассчитаны методом подобия [3]. [c.89]

Мы рассмотрим те принципы, которые являются обшими, т. е. зависят от типа химических реакций и конструктивного оформления аппаратов. К числу таких принципов относятся формирование новой структуры диаграммы фазового равновесия жидкость-пар, расположение и протяженность реакционной зоны противоток реагентов, организация потоков, перемена замыкающего потока, выбор заданных разделений, компактность технологических схем. [c.214]

Одним из важнейших является принцип противотока реагентов, который обеспечивается выбором уровня их подачи в колонну Он необходим для создания наиболее высокой движущей силы химической реакции. Уровень подачи, как правило, определяется концентрационным профилем компонентов по высоте колонны, который, в свою очередь, зависит от структуры диаграммы фазового равновесия жидкость—пар реакционной смеси. При этом летучий компонент подается в нижнюю часть реакци- [c.214]

Заданное разделение в значительной степени формирует наиболее благоприятный концентрационный профиль для реакции в реакционно-ректификационном процессе и предварительно оценивается на основе реакций и диаграммы фазового равновесия реакционной смеси. Из возможных выбирается такое заданное разделение, которое обеспечивает в реакционной зоне наибольшую концентрацию реагентов и наименьшую концентрацию продуктов реакции. [c.216]

Наиболее важное значение имеют реакционно-массообменные процессы, позволяющие, например, в случае равновесных реакций достигать полной конверсии реагентов при высокой селективности. При этом сокращаются энергетические затраты, так как исключаются рециклы по сырью и не нужны аппараты, предназначенные для отделения сырья от целевых продуктов. Особенно большой эффект достигается при использовании специального формованного катализатора, который одновременно выполняет функции массообменной насадки. В технологии основного органического и нефтехимического синтеза находят и будут находить еще большее применение реакционно-абсорбционные процессы (хемосорбция), реакционно-ректификационные и реакционно-экстракционные процессы. Такое сочетание позволяет улучшать показатели не только реакционных процессов (повышать конверсию и селективность), но и массообменных процессов (за счет протекания реакции преодолеваются ограничения, обусловленные структурой диаграммы фазового равновесия), а следовательно, и процесс в целом. [c.244]

Образование комплексов с мочевиной рассматривают как обратимую химическую реакцию, к которой приложены законы термодинамики. К процессам кристаллизации комплексов мочевины не применимы диаграммы фазовых равновесий для систем твердое тело — жидкость. Было установлено, что в присутствии нескольких связываемых компонентов комплекс с мочевиной ведет себя как диное твердое вещество, а не как физическая смесь различных кристаллов, и это вещество можно рассматривать как аналог твердого раствора. [c.250]

Термодинамическая теория фазовых равновесий между жидкостью и паром и теория процессов открытого испарения в случае систем без химических реакций, как известно [1], тесно связаны между собой и дополняют друг друга. Фазовые равновесия определяют характер протекания процессов открытого испарения, а изучение процессов открытого испарения в свою очередь позволяет установить основные структурные закономерности диаграмм равновесия жидкость — пар. В связи с изложенным в задачу настоящей работы входит термодинамическое рассмотрение равновесия жидкость — пар и процессов открытого испарения в таких формах, которые наиболее полно сочетаются между собой при наличии нескольких химических реакций и которые в то же время позволяют распространить результаты, известные ранее для систем без реакций на случай систем с химическими реакциями. В практическом отно-щении сформулированная задача связана с исследованиями дистилляционных и ректификационных методов разделения реагирующих веществ и смещения химического равновесия. [c.35]

При получении гексаметиленимина гидрированием е-капролактама основными компонентами реакции являются гекса-метилеи.имин, вода и непрореагировавший е-капролактам. Чтобы подобрать условия наилучшего разделения реакционной смеси, необходимо знать диаграмму фазовых равновесий двойных и тройной систем, состоящих из гексаметиленимина, капролактама и воды. В настоящей работе исследовали фазовые равновесия в двойных системах гексаметиленимин— капролактам и гексаметиленимин— вода. [c.39]

Синтез волокнистых силикатов, подобных амфиболам и серпентинам, основан на реакциях взаимодействия некоторых окислов и фторидов в пирогенных или гидротермальных условиях. О характере и протекании этих реакций, в результате которых образуются указанные соединения, дают представления диаграммы состояния и фазовых равновесий некоторых силикатных и окисных систем. [c.74]

Из определения нонвариантного равновесия следует, что здесь фазовая реакция может протекать только в соответствующей точке фазовой диаграммы. Так как при моно-вариантных равновесиях на фазовую реакцию не накладывается никаких ограничений, то она может протекать везде на кривой Р(Т). Такая кривая называется индифферентной кривой. [c.150]

В первом случае для анализа структур диаграмм фазового равновесия жидкость — пар применимы методы, разработанные для систем, в которых отсутствуют химические реакции. Диаграммы смесей такого типа можно различать по признакам внешнего характера, а именно, по числу азеотропных точек и их расположению в концентрационном симплексе. В работах [29, 30] была предложена соответствующая классификация диаграмм фазового равновесия, основанная на указан . ых нризнакях. [c.192]

Для случая мгновенной обратимой химической реакции траектории процесса ректификации будут располагаться иа многообразиях химического равновесия, в связи с чем структура полной диаграммы фазового равновесия будет оказывать лишь косвенное влияние на поведение этих траекторий. В случае протекания одной обратимой реакции размерность многообразия химического равновесия будет на единицу меньше размерности концентрационного симплекса, соответствующего всей рассматриваемой многокомпонентной смеси. Это и понятно, так как выбранным условиям соответствует одно дополнительное уравнение связи. Естественно, каждое из многообразий химического равновесия будет обладать своей термодинамико-топологичес кой структурой, при> ем в основу различия этих структур может быть также положено общее число и взаимное расположение особых точек рассматриваемого многообразия. [c.195]

Равновесие в системе Ж—Г характеризуется правилом фаз, указывающим необходимые условия существования данного количества фаз, т. е. число параметров, характеризующих равновесие, законом распределения компонента между фазами и константой равновесия химических реакций. Для перечисленных процессов характерны главным образом двухфазные системы, содержащие один, два и более компонентов. Фазовое равновесие для этих систем изображается в виде диаграмм состав — свойство, чаще всего состав — температура кипения. Так, например, диаграмма состав — температура кипения трехкомпонентной системы Н2О—НМОз—Н2504 (рис. 75) позволяет определить равновесные составы жидкости и паров кипящих смесей или температуры кипения смесей заданного состава при равновесии. На анализе этой диаграммы и расчетах при помощи ее основано производство концентрированной азотной кислоты ректификацией смесей разбавленной азотной и концентрированной серной кислот. Графическое изображение распределения компонентов между фазами при равновесии дается, например, в координатах С —где — равновесное содержание компонента в газовой фазе С ж—содержание компонента в жидкой фазе. Для процессов абсорбции и [c.156]

ГО продукта — метилацетата. Последний смешивается во всех соотношениях с метанолом и бензином и ограниченно с водой, а -потому является roMoreliHSHpyroiUHM компонентом в смеси метилацетат— бензин — водный метанол. На рис. 4.8 показана зависимость содержания метилацетата и метанола в омыляющей ванне от степени омыления ПВА. Зная состав ванны, можно с помощью диаграммы, фазового равновесия (см. рис. 4.4) определить состояние смеси жидкостей в любой период реакции. Так, в момент гелеобразования при степени омыления ПВА 36— 37% (мол.) (см. табл. 4.5), определяющей гранулометрический состав конечного продукта, и почти до завершения реакции жидкая фаза разделяется на два слоя, но при степени омыления ПВА 70—80% (мол.) она становится гомогенной. Таким образом, увеличение концентрации метилацетата в омыляющей ванне не оказывает влияния на закономерности процесса алкоголиза ПВА, описанные выше. В то же время гомогенизация жидкой фазы по завершении реакции облегчает осуществление последующих операций, связанных с ее переработкой. [c.87]

Для установления природы фазовых равновесий и построения диаграммы в системе СаО—СГ2О3—СгОз рассмотрены три реакции [c.90]

Отрицательные значения энергии Гиббса для реакций (6, 7) свидетельствуют об установлении равновесия оксида хрома СггОз как с хроматом, так и с дихроматом стронция. Равновесия ЗгСгаО —СггОз и 5гСг04—ЗгСг204 устанавливаются из-за отсутствия других возможных вариантов. Таким образом, диаграмма фазовых равновесий тройной оксидной системы 5гО— СггОз—СгОз в субсолидусной области включает четыре бинарных сечения и пять тройных вторичных систем (рис. 4). [c.91]

Необходимо отметить, что организация НСРРП зависит от типа химических реакций, условий их протекания, структуры диаграммы фазового равновесия жидкость—пар получаемой брутто-смеси, а также от типа катализатора, его вида и состояния. [c.208]

Самый простой способ кристаллизации цеолита в лабораторных условиях заключается в следующем приготавливают сильно пересыщенный водный раствор соответствующего состава и выдерживают его при относительно низкой температуре, в пределах О—300°С. При этом процесс кристаллизации протекает в неравновесных условиях, и потому состав продуктов определяется кинетическими факторами. Прекрасный обзор условий синтеза цеолитов в различных алюмосиликатных системах приведен в гл. 4 монографии Брека [1], более подробные описания содержатся в многочисленных статьях и патентах. Поскольку процесс кристаллизации является термодинамически неравновесным, состав раствора и условия кристаллизации можно менять в широких пределах и соответственно можно получить новые цеолиты или модифицировать их состав и физические свойства, например, соотношение 8102/А120з или размер кристаллов. Для описания состава продуктов синтеза используют не диаграммы фазовых равновесий, подчиняющиеся правилу фаз, а диаграммы реакций. [c.18]

Частная система окись кальция — монокальциевый алюминат — четырехкальциевый алюмоферрит была исследована Мак-Мерди s. Монокальциевый алюминат, трехкальциевый алюминат и пятикальциевый трехалюминат растворяют до 2 5% окиси железа, а четырехкальциевый алюмоферрит 3—5% других алюминатов кальция. Диаграмма фазового. равновесия (фиг. 8012) иллюстрирует реакции, происходящие в расплаве. Сечение монокальциевый алюминат — четырехкальциевый алюмоферрит не является бинарной частной системой, так как монокальциевый алюминат поглощает окись железа в количестве, соответствующем отношению СаО РеаОз, которое меньше 4 1, и расплав обога- [c.786]

Процесс полимеризации при получении ударопрочного полистирола начинается в гомогенном растворе каучука в стироле. Ход реакции полимеризации может быть представлен фазовой диаграммой, применяемой практически для всех систем полимер- полимер — растворитель рис. 7.1). Как видно из диаграммы, при-конверсии более 1% Для системы полистирол — полибутадиен — стирол реакционная среда становится гетерогенной одна фаза представляет собой раствор полибутадиена в стироле (непрерывная фаза), другая — раствор полистирола в стироле (дискретная фаза). В полимеризующейся системе следовало бы рассматривать и третью фазу, представляющую собой привитый на каучук полистирол, распределенный на границе раздела фаз, однако какие-либо термодинамические характеристики для такой трехфазной системы в литературе не приводятся. Большинство исследователей ограничиваются рассмотрением фазовых равновесий в модельных системах без учета привитого полистирола, считая, что эти характеристики можно с достаточной точностью аппроксимировать и на реальные реакционные среды. [c.160]

Стеинор [126] и Тейлор [273], исследуя реакции в системе Са(ОН)г—5Ю2—Н2О, построили диаграмму фазовых равновесий при комнатной температуре (рис. 47). [c.139]

Применительно к описанию диаграмм состояний паровой фазы металлов условия термодинамической устойчивости рассмотрены в [3]. Б качестве критерия расслоения исходной (диэлектрической) паровой фазы на диэлектрическую и металлическую было принято условие появления второго решения в уравнении, описывающем закон действующих масс для реакции ионизации М М + е . Таким образом, за границу фазового равновесия в [3] принималась линия в координатах плотность — температура, отделяющая область, в которой имеется только одно решение уравнения закона действующих масс, от области, где существует несколько решений уравнения. Этот подход был затем развит в [4], где с помощью того же критерия были рассчитаны диаграммы состояний смеси органических изомеров вблизи критической точки при наличии внутрифазных химических равновесий. В отличие от Смитса [1] при обсуждении условий равновесия в системах с химическими реакциями авторы работы [4] исходили из условия стабильности бинарной смеси, записанного в виде [c.124]

Вместе с тем, задача может быть решена косвенным путем. Покажем это на примере реакции образования циркона. Известно, что в системе г02—5102—СоО фазовые равновесия схематически могут быть выражены диаграммой, показанной на рис. 1.1. В равновесии с 2г5104 и 2гОг находится 028104, способный к диссоциации при не слишком низких химических потенциалах кислорода (когда 2г0г(Са0) имеет ионную проводимость). Поэтому [c.15]

Систематические экспериментальные исследования взаимодиффузии компонентов и ее взаимосвязи с фазовым равновесием в олигомер-олигомерных композициях, отверждающихся по ступенчатым реакциям поликонденсации и полиприсоединения, описаны в работах [420, 421]. На рис. 7.25 приведены зависимости коэффициентов взаимодиффузии компонентов от концентрации в области диаграмм состояния, соответствующей образованию однофазных систем для двух типов ограниченно совмещающихся систем — смесей фенолоформальдегидных новолач-ных олигомеров (ФФО) с высокомолекулярными нитрильными каучуками (СКН) и эпоксидных олигомеров (ЭО) с жидкими каучуками, содержащими концевые карбоксильные группы. Из приведенных для систем ФФО—СКН зависимостей следует, что Оу изменяется в пределах одного десятичного порядка во всем интервале концентраций. Наиболее резкие изменения Оу проис- [c.288]

При рассмотрении реакций синтеза в главах VIII и IX неоднократно отмечалось влияние фазовых равновесий и фазовых превращений на процесс протекания реакции. Явления полиморфизма, значение растворимости, характер диаграммы состояния между исходным и промежуточным веществом, явления расслаивания, образование на определенном этапе легкоплавких эвтектик, т. е. все то, что обычно относится к так называемому классическому физико-химическому анализу или изучению равновесных систем, оказывает решающее влияния на протекание синтетической реакции. [c.245]

То, что фазовые реакции в принципе возможны, видно на примере равновесия жидкость — пар в однокомпонентной системе. При постоянных Т а Р можно за счет подвода или отвода теплоты при одновременном изменении объема перевести любое количество жидкости в пар и пара в жидкость. То, что фазовые реакции возможны не при любых условиях, показано ка рис. 16, представляющем равновесное испарение бинарной системы при Р=сопз1, т. е. диаграмму кипения. В этом случае компонент 2 в жидкости всегда обладает более высокой концентрацией, чем в сосу- [c.146]