Диаграмма фазового равновесия процессов

Результаты теоретического анализа структур диаграмм фазовых равновесий и процессов с учетом химического взаимодействия составляют также основу для экспериментального исследования совмещенного процесса. Приводятся некоторые результаты экспериментальных исследований и примеры создания технологических схем, включающих реакционно-ректификационные процессы, [c.186]

Разделение жидких смесей на практически чистые компоненты или на фракции различного состава является широко распространенным процессом химической технологии. Разделению подвергаются смеси, состоящие из компонентов с неограниченной и ограниченной взаимной растворимостью, за также взаимно нерастворимых. Как было показано в главе IX, каждому классу этих смесей соответствуют характерные условия равновесия кипящей жидкой фазы и образующихся из нее паров, отображаемые диаграммами фазового равновесия жидкость—пар. [c.500]

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]

Решение. Схема многоступенчатой экстракции с перекрестной и противоточной подачей реагента показана на рис. 40. Расчет этих процессов основан на диаграмме фазового равновесия в исследуемой системе и на уравнениях материального баланса процессов. [c.199]

Кривые растворимости строят в координатах температура — со тав раствора . При этом для выражения состава растворов используют различные соотношения мольные и массовые проценты число молей в 1 л раствора, число молей в 1 кг растворителя масса растворенного вещества на 100 г растворителя и др. [2, 4]. Использование такого большого числа различных способов выражения концентрации раствора часто затрудняет технологические расчеты процесса кристаллизации, а также его графическое изобрал<ение на диаграммах фазового равновесия. Рациональнее выражать составы растворов в массовых или мольных процентах. [c.29]

Изложенные выше методы расчета требуемого числа теоретических тарелок базируются на диаграмме фазового равновесия и материальном балансе процесса ректификации, но совершенно игнорируют его кинетику и гидродинамическую обстановку в аппаратах. Для восполнения этого пробела введены коэффициенты полезного действия, которые не поддаются точному теоретическому определению, а могут быть приближенно вычислены по эмпирическим формулам или заимствованы из практики. Строго научный расчет процесса ректификации, учитываюш,ий сочетание его статики и кинетики, в принципе осуш ествим на основе теории межфазного массообмена. Реализация этого пути, как уже отмечалось, невозможна до тех пор, пока не установлены количественные закономерности образования межфазной поверхности и ее геометрической характеристики в барботажных аппаратах, к числу которых относятся тарельчатые ректификационные колонны. Кроме них, однако, в промышленности используют аппараты с более или менее фиксированной поверхностью массообмена — пленочные и насадочные ректификационные колонны. Расчет этих аппаратов целесообразно базировать на теории межфазного массообмена, как было показано в главе X применительно к абсорберам. [c.540]

Решение. Для расчета воспользуемся известной диаграммой фазового равновесия в исследуемой системе (рис. 39) и уравнением материального баланса процесса [c.198]

Диаграммы фазовых равновесий обычного типа для систем твердое — жидкость, рассмотренные в предыдущих разделах, не применимы к процессу кристаллизации комплексов мочевины. Было показано [64], что при одновременном присутствии нескольких связываемых компонентов комплекс ведет себя как единое твердое вещество, а не как физическая смесь различных кристаллов следовательно, его можно рассматривать как аналог твердого раствора. Равновесную концентрацию связываемого углеводорода или нескольких углеводородов в маточном растворе можно вычислить, исходя из известной константы [c.63]

Основные закономерности процесса ректификации могут быть рассмотрены в различных аспектах. В одном из них главное место занимает теория ректификационных аппаратов, позволяющая находить их оптимальные конструкции. В другом — возникает вопрос о закономерностях ректификаций, определяемых в большей степени не конструкцией колонн, а физико-химической природой разделяемых смесей. Если учесть, что в промышленной практике разделения многокомпонентных смесей азеотропные смеси со сложными по структуре диаграммами фазового равновесия занимают значительное место, становится ясно, что исследование физико-химических сторон процесса ректификации имеет принципиальное не только [c.130]

Практическое значение верхней части диаграммы фазового равновесия, где происходит распад на аморфные (жидкие) фазы, связано с возможностью использования этого расслоения для фракционного разделения кристаллизующихся полимеров по степени полимеризации, поскольку положение кривой жидкостного расслоения зависит от молекулярного веса полимера. Однако при высоких температурах необходимо считаться с относительно быстро протекающими процессами термической деструкции. [c.72]

Рассмотрим процесс кристаллизации расплавов, имеющих диаграмму фазового равновесия [c.21]

При организации процесса кристаллизации из растворов, а также анализе его результатов пользуются так называемыми кривыми растворимости , которые описывают функциональную зависимость растворимости вещества в том или ином растворителе от температуры. Кривые растворимости представляют собой частный случай диаграмм фазового равновесия они являются отрезками кривых ликвидуса [2, 17]. [c.29]

Аппаратурное оформление процесса очистки веществ методом фракционной кристаллизации в тонком слое весьма разнообразно [216—220]. Конструкция аппаратов зависит от физико-химических и теплофизических свойств разделяемых веществ (температур плавления компонентов смеси, типа диаграммы фазового равновесия, теплопроводности, вязкости, поверхностного натяжения и др.). [c.177]

На рис. 6.1, б, в, представлен процесс нротивоточной кристаллизации в диаграмме фазового равновесия применительно к раз- [c.190]

Процесс разделения в аппаратах с подачей питания в торцевую часть, как в аппаратах с питанием в центральную часть, состоит из двух последовательных стадий обычной фракционной кристаллизации исходного расплава в зоне охлаждения и противоточного массообмена. На рис. 6.2, в этот процесс изображен в диаграмме фазового равновесия применительно к разделению бинарной смеси с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. В зоне охлаждения исходная смесь с концентрацией высокоплавкого компонента С г охлаждается до некоторой температуры, лежащей между линиями ликвидуса и солидуса (отрезок а Ь). При этом образуются кристаллическая фаза Кх с концентрацией Ск1 (точка с) и маточник с концентрацией См1 (точка й). [c.193]

Рис. 8.9. Изображение процесса селективной кристаллизации в диаграмме фазового равновесия ((2) и его принципиальная схема (б)

Графическим выражением этих законов являются широко применяемые в расчетах процесса ректификации диаграммы фазового равновесия жидкость — пар при постоянном давлении (изобары). Абсциссой и ординатой, в таких диаграммах служат стороны квадрата. На рис. 1 представлена такая изобарная кривая фазового равновесия жидкость — пар , соответствующая первому закону, согласно которому содержание легколетучего компонента в парах при равновесии всегда больше, чем в жидкости при всех возможных ее составах, т. е. в пределах содержания легколетучего от О до 100%. Следовательно, [c.7]

Применяемые в промышленности традиционные процессы разделения смесей (ректификация,экстракция, абсорбция, кристаллизация и др.), как известно, не универсальны. Каждый имеет ограниченные области технически возможного и экономически целесообразного применения. Большей частью эти ограничения связаны с наличием на диаграммах фазового равновесия особых точек (азеотропных, эвтектических, перитектических и т. п.), а также особых областей (ограниченной растворимости, термического разложения, химического взаимодействия и др.). [c.291]

Представляется особенно перспективным сочетание процессов ректификации и фракционной кристаллизации. Возможно значительное число различных вариантов такого сочетания [339— 343], что обусловлено разнообразием диаграмм фазового равновесия расплав — кристаллическая фаза и л идкость — пар. [c.291]

Точки диаграммы состояния, в которых составы равновесных раствора и пара одинаковы, называются азеотропными. Отличительной чертой раствора азеотропного состава или азеотропа является неизменность состава раствора в процессе перегонки. С другой стороны, количество и тип азеотропных точек, имеющихся в системе, определяют в целом характер диаграммы фазового равновесия. [c.17]

В заключение отметим, что рассмотренные положения термодинамики равновесия жидкость — пар образуют основу теории, которая приводит в настоящее время к многочисленным приложениям, описанным в литературе. В дальнейшем изложении внимание будет уделено менее известным вопросам, связывающим азеотропные свойства многокомпонентных систем, структурные закономерности диаграмм фазового равновесия и процессы разделения веществ. [c.22]

При исследовании равновесия жидкость — пар одним из основных вопросов является вопрос об азеотропных свойствах системы, поскольку этими свойствами определяется тип диаграммы фазового равновесия, а также характер протекания процессов дистилляции и ректификации многокомпонентных смесей. В связи с этим рассмотрим азеотропные свойства многокомпонентных систем на основе нелокальных, структурных закономерностей диаграмм состояния. Остановимся сначала на случае 4-компонентных систем, а далее в более краткой форме проведем обсуждение для 5- и га-компонентных систем. Такое изложение позволяет познакомиться со спецификой систем с четным или нечетным числом компонентов и дает иллюстрацию для общего случая. Подробное обсуждение аналогичных вопросов для тройных систем можно найти в монографии [3]. [c.75]

СТРУКТУРНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИАГРАММ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ НЕПРЕРЫВНОЙ И ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ НЕИДЕАЛЬНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ [c.130]

Подводя некоторый итог, можно заметить, что при известной структуре диаграммы фазового равновесия удается выяснить характер протекания процессов ректификации и при необходимости спланировать соответствующим образом пробные ректификационные опыты. При отсутствии достаточной информации о фазовом равновесии с помощью ректификационных опытов можно выяснить тип диаграммы фазового равновесия и в соответствии с этим интерпретировать результаты пробных ректификаций, которые в ряде случаев могут быть довольно запутанными. В целом явление азеотропии, как видно, осложняет ректификационные процессы и делает их характер более разнообразным. Однако, когда имеющиеся закономерности выяснены, они сами могут найти полезное применение для поиска оптимальных путей разделения веществ. Хороший пример этому дает метод азеотропной ректификации, позволяющий осуществлять разделение азеотропных смесей. [c.175]

Нетрудно заметить, что характер процессов разделения в -компонентных азеотропных смесях зависит от общего числа, типов и взаимного расположения особых точек на диаграмме фазового равновесия. В связи с этим определение структуры диаграммы состояния является необходимым и важным этапом при исследовании процессов непрерывной или периодической ректификации. Один из методов определения структуры [29, 116] базируется на предельных закономерностях фазового равновесия и формулах правила азеотропии. Метод позволяет свести к минимуму необходимую из экспериментальных данных информацию и заключается в определении структуры диаграммы состояния по температурным [c.179]

Определение числа теоретических ступеней в этих отгонных колоннах для процесса гетерогенной азеотропной перегонки производится описанным выше путем при помощи диаграмм равновесия. На рис. 27 представлена диаграмма фазового равновесия для несмешивающихся компонентов А я В, причем по осям абсцисс и ординат откладывается содержание в мольных долях одного из компонентов, например, компонента А, соответственно, в жидкости Ха и в паре Ул. [c.54]

Этой функции в свою очередь соответствует (п—1)-мерное векторное поле в (п—1)-мерном концентрационном симплексе. Наложение одного поля на другое дает полную картину третьего векторного поля, определяющего все главные особенности процесса ректификации. В зависимости от выбранного режима этого процесса, о с о б ы е (неподвижные) точки равновесного и рабочего векторных полей могут совпадать или отличаться друг от друга. В первом случае характер расположения траекторий процесса в концентрационном симплексе зависит только от структуры диаграммы фазового равновесия, т. е. от числа и взаимного расположения неподвижных точек функции отображения (1.1.). Во втором случае количественные результаты процесса ректификации (концентрации компонентов в продуктах разделения) определяются значениями функций (1.1) и (1.2) во всех точках концентрационного симплекса, [c.13]

В процессе охлаждения в соответствии с диаграммой фазового равновесия (см. рис. 1.19) структура вновь становится аустенито-ферритной и обеспечивает необходимый уровень свойств. [c.31]

Рассмотрим влияние структуры диаграммы фазового равновесия на некоторый процесс, мгновенная скорость которого, характеризуемая изменением состава многокомпонентной смеси, соответствует направлению и длине ноды жидкость—пар. Такой процесс мо- [c.174]

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]

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]

Например, для анализа предельных стационарных состояний процесса ректификации использовалась теория четких и получетких разделений, являющаяся составной частью общего термодинамико-топологического анализа. В рамках такого подхода математическое описание процесса ректификации в колонне бесконечной высоты, функционирующей в режиме полного орощения, сво-цится к математическому описанию возможных предельных типов разделения. Такое описание может быть получено на основании анализа структуры диаграммы фазового равновесия рассматриваемой реакционной смеси. [c.182]

Получено дальнейшее развитие общих теоретических основ рециркуляционных и совмещенных реакционно-ректификационных процессов на базе термодинамико-топологического анализа (ТТА) структур диаграмм фазового равновесия. Разработан качественный метод анализа рециркуляционных систем, позволяющий определять эволюцию стационарных состояний указанных систем в зависимости от конструктивных и технологических параметров процесса, а также проводить проверку принципиальной работоспособности рециркуляционных систем с использованием линеаризованных математических моделей, получаемых путем кусочно-линейной аппроксимации разделяющих многообразий на диаграммах фазового и химического равновесий. [c.14]

Диаграммы фазового равновесия. В процессе экстракции участвуют по крайней мере три вещества смесь взаимно растворимых двух веществ, подлежащая разделению, и растворитель, не полностью смеигивающийся со смесью и способный растворять один компонент смеси. В данном случае имеет место тройная или трехкомпонентная система, общий состав которой всегда однозначно можно представить точкой в равностороннем треугольнике. [c.605]

Номограммы для Определения теплоемкости, вязкости, теплопроводности, температуры кипения и плотности водных растворов карбамида, таблицы значений теплоты растворения карбамида в воде, поверхностного натяжеиия водных растворов карбамида, содержания карбамида в парах над его водными растворами — все этн сведения, необходимые для расчета процессов переработки водного раствора карбамида, имеются в источниках [111, 114]. Диаграмму фазовых равновесий в системе карбамид — вода см. в работе [c.263]

Будучи наукой феноменологической, термодинамика ифает в Ф. х. двоякую роль. Она позволяет, с одной стороны, на основе общих принципов разделить все мыслимые процессы в хим. системах на возможные и невозможные и дает ясные критерии такого разделения. С другой стороны, термодинамика позволяет получать соотношения, в к-рые входят измеряемые на опыте величины, и с помощью этих соотношений рассчитывать важные характеристики исследуемых систем, а также предсказывать, какие из соед. будут наиб, перспективными для решения конкретных прикладных задач в тех или иных условиях. Важное направление хим. термодинамики -количеств, расчеты равновесного состава сложных многокомпонентных систем (напр., высокотемпературных сверхпроводников), расчеты диаграмм фазового равновесия, многопараметрич. оценка перспективных топлив и др. энергоносителей и т. п. [c.93]

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]

Так, если компонент А имеет две полиморфные модификации аире температурой перехода tp между точкой плавлекня и эвтектической температурой, то в интервале температур 1л и tp выделяются кристаллы модификации а, а в интервале tp и-/е — модификации р. Диаграмма фазового равновесия рассматриваемого вида (рис. 1.5, а) характерна, например, для системы камфора — бензойная кислота [17]. Камфора кристаллизуется при температуре 178 °С в кубической модификации а, переходящей при температуре 98,1 °С в гексагональную р. Соответственно кривая начала кристаллизации камфоры состоит из двух ветвей tAP, отвечающей выделению кристаллов модификации , и РЕ, отвечающей выделению модификации кристаллов р. Фазовый переход а р в системе протекает нонвариантно, а на кривых охлаждения камфоры и всех расплавов в интервале от чистой камфоры до точки Р имеются горизонтальные участки. Горизонтальная прямая tpP соответствует процессу полиморфного превращения. Таким образом, плоскость диаграммы делится на пять фазовых полей, из них одно — однофазное и четыре — двухфазные. В поле / имеется одна жидкая фаза, а в поле II — жидкая фаза переменного состава находится в равновесии с кристаллами модификации а, в поле III — с кристаллами модификации р, в поле IV —с кристаллами бензойной кислоты В, в поле V — сосуществуют кристаллы камфоры гексагональной модификации с кристаллами бензойной кислоты. В точках Р та Е находятся нонвариантные трехфазные системы. [c.19]

Замети . , что подход к межфазному массообмену в процессах противоточной кристаллизации часто яяпигит пт типя диаграммы фазового равновесия. В случае образования твердых растворов кристаллы часто неустойчивы к изменению температуры. По мере их продвижения к зоне плавления они подплавляются, и в условиях адиабатического процесса образуются новые кристаллы,. Происходит так называемый процесс перекристаллизации. Часто этот процесс протекает за счет растворения мелких кристаллов и роста более крупных [254]. При перекристаллизации слои окклюдированной жидкости легко замещаются потоком флегмы, и состав внешних слоев жидкости вокруг кристаллов значительно приближается к составу потока флегмы [237, 242]. [c.196]

Обсудим сформулированные вопросы с учетом результатов работ [3, 24, 25, 29, 53, 55, 56]. При этом наметим следующий план. Будем связывать тем или иным способом класс многокомпонентных систем с числом азеотропов [56], имеющихся на диаграмме состояния. Помимо того, введем понятие о типе диаграммы состояния [3, 25], характеризуя его набором чисел особых точек каждого из возможных видов. При таком подходе число азеотропов играет роль удобного внешнего признака, выделяющего сравнительно небольшое число типов диаграмм. Числа же особых точек с учетом их типа позволяют охарактеризовать диаграмму состояния в отношении ее структуры, причем исследование и классификация диаграмм оказываются тесно связанными с термодинамико-топологическими структурными закономерностями, рассмотренными ранее. В то же время классификация диаграмм по характеру и числу особых точек обусловлена тем, что особые точки определяют качественный вид диаграммы фазового равновесия и характер протекания процессов дистилляции и ректификации. [c.92]

Изучение локальных и некоторых нелокальных закономерностей диаграмм фазового равновесия азеотропных смесей получило большое развитие и было обобщено в монографии В. Т. Жарова и А. А. Серафимова Физико-химические основы дистилляции и ректификации . Данное направление исследований оформилось в термодинамико-топологический анализ структурных закономерностей диаграмм фазового равновесия. Развитие этого направления способствовало разработке основ качественной термодинамической теории процессов ректификации. [c.10]

На рис. 4.11 представлены крайние и промежуточные заданные разделения для всех диаграмм трехкомпонентных смесей. Таким образом, термодинамико-топологический анализ позволяет установить все типы диаграмм фазового равновесия, соответствующие смесям, содержащим разное число компонентов. Эта область знаний позволяет при минимальной информации физико-химического характера получить в каждом конкретном случае ограничения на составы получаемых в процессе разделения фракций, обусловленные азеотропией. В настоящее время созданы алгоритмы и программы, позволяющие провести термодинамико-топологический анализ с помощью ЭВМ. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология