Шалунова Светлана Юрьевна. Теоретические основы организации реакционно-ректификационных процессов с несколькими химическими реакциями : Шалунова Світлана Юріївна. Теоретичні основи організації реакційно-ректифікаційних процесів із кількома хімічними реакціями

Краткое описание

Шалунова Светлана Юрьевна. Теоретические основы организации реакционно-ректификационных процессов с несколькими химическими реакциями : диссертация... кандидата технических наук : 05.17.04 Москва, 2007 246 с. РГБ ОД, 61:07-5/2946

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
им. М.В. ЛОМОНОСОВА
На правах рукописи
ШАЛУНОВА СВЕТЛАНА ЮРЬЕВНА
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ
РЕАКЦИОННО-РЕКТИФИКАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ С
НЕСКОЛЬКИМИ ХИМИЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ
05.17.04.
Технология органических веществ
диссертация
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель
д.т.н., проф. Писаренко Ю.А.
Москва 2007 
Содержание
Введение 4
1 .Литературный обзор 10
1.1. Методы получения изучаемых промышленных систем 10
1.1.1. Методы получения этилацетата 10
1.1.1.1. Реакция Тищенко 11
1.1.1.2. Взаимодействие уксусной кислоты с этиленом 12
1.1.1.3. Реакция этерификации 13
1.1.2. Получение окиси мезитила конденсацией ацетона 20
1.1.3. Методы полученш метилтретбутилового эфира 26
1.1.3.1. Получение МТБЭ взаимодействием изобутилена и метанола 26
1.1.3.2. Способ получения МТБЭ из смеси бутанов 31
1.1.3.3. Реакционно-ректификационный процесс получения МТБЭ 32
1.1.4. Методы получения диизопропилового эфира 35
1.2. Термодинамика гетерогенных систем с несколькими химическими реакциями 41
1.2.1. Статика реакционных систем, определяемая стехиометрией 43
1.2.2. Термодинамическое описание многофазных реакционных систем 46
1.2.3. Двухфазные реакционные системы 51
1.2.4. Азеотропия и безразличные состояния 58
1.2.5. Процессы открытого равновесного испарения с химическими реакциями 61
1.3. Некоторые понятия из области топологии 65
1.4. Непрерывные совмещенные реакционно-ректификационные процессы. Методы
исследования и разработки 75
1.4.1. Анализ статики НСРРП с локализованной реакционной зоной 77
1.4.1.1. Совмещенные процессы с одной химической реакцией 79
1.4.1.2. Совмещенные процессы с несколькими химическими реакциями 83
1.4.2. Анализ статики НСРРП с нелокализованнойреакционной зоной 84
1.4.2.1. Совмещенные процессы с одной химической реакцией 85
1.4.2.2. Совмещенные процессы с несколькими химическими реакциями 87
1.4.3. Математическое моделирование 87
1.4.4. Экспериментальный метод 88
1.5. Выводы литературного обзора 90
2. Основная часть 91
2.1. Вывод правила азеотропии для концентрационных п-уголъников 94
2.2. Анализ возможных форм правила азеотропии для треугольных диаграмм
дистилляции 114
2.3. Синтез диаграмм равновесной дистилляции 126
2.4. Равновесие для различных систем 151
2.4.1. Система получения этилацетата 151
2.4.1.1. Расчет положения и типа особых точек 157
2.4.2. Система получения окиси мезитила 162
2.4.2.1. Расчет положения и типа особых точек 166
2.4.3. Система получения метилтретбутилового эфира 169
2.4.4. Система полученш диизопропилового эфира 174
2.5 Анализ статики промышленных систем 180
2.5.1 Система полученш этилацетата 186
2.5.1.1. Первое заданное разделение 186
2.5.1.2. Второе заданное разделение 190
2.5.2. Анализ статики процесса получения окиси мезитила 191
2.5.2.1. Второе заданное разделение 192
2.5.3. Анализ статики процесса получения метштретбутилового эфира 195
2.5.1.1. Первое заданное разделение 196
2.5.3.2. Второе заданное разделение 198
2.5.4. Анализ статики процесса получения диизопропилового эфира 200
2.5.4.1. Первое заданное разделение 201
2.5.4.2. Второе заданное разделение 202
3. Выводы 205
Список литературы 206
Приложение 1 216
1.1. Программа синтеза фазовых диаграмм для четырехугольных симтициальных
комплексов: 216
1.2. Программа синтеза внутренней структуры четырехугольного симплициального
комплекса при отсутствии внутренней точки 219
Приложение 2. Синтезированные фазовые диаграммы для двумерного
четырехугольного симплициального комплекса 222
Приложение 3. Диаграммы равновесия Жидкость -Пар для диметилового эфира
и метилтретбутилового эфира 231
Приложение 4. Диаграммы ранвовесия Жидкость-Пар для диизопропилового
эфира 237
Приложение 5 242
Исходный файл для системы получения этилацетата 242
Исходный файл для системы получения окисимезитила 243
Исходный файл для системы получения МТБЭ 244
Исходный файл для системы получения диизопропилового эфира 245

Список литературы

3. Выводы
Таким образом, в настоящей работе:
1. Предложены алгоритм построения ©-многообразий и геометрическая интерпре-тация вывода правила азеотропии для двумерных «-угольных диаграмм (или фрагментов диаграмм) процессов реакционной дистилляции с несколькими химическими реакциями.
2.0босновано соотношение между числом вершин исходной диаграммы реакцион¬ной дистилляции п и родом ©-многообразия, полученного отождествлением границ ука¬занной диаграммы.
3.Обоснована справедливость соотношения между числом различных особых точек исходной диаграммы процесса реакционной дистилляции и топологическими свойствами соответствующих им ©-многообразий.
4. Получена обобщенная форма правила азеотропии для двумерных многообразий процессов равновесного открытого испарения с химическими реакциями, определен базо¬вый набор уравнений, выражающих правило азеотропии. Показано, что в этом случае уравнение Гурикова и обобщенное уравнение Жарова являются независимыми и допол¬няют друг друга.
5. Сформулирован научный подход и на его основе синтезировано полное множест¬во двумерных диаграмм реакционной дистилляции с химическими реакциями. Получено 6 неизвестных ранее типов диаграмм. Алгоритм синтеза может быть распространен на диа¬граммы с числом измерений, превышающих два.
6. Предложен принцип классификации и проведена классификация синтезирован¬ных (см. п. 5) диаграмм.
7. Сформулированы правила построения многообразий химического равновесия, представляющих фазовые пространства реакционно-ректификационных процессов с не-сколькими химическими реакциями, протекающих в условиях химического равновесия.
8. Исходя из полученных многообразий, установлены закономерности протекания ряда технологических процессов, в частности, получения этилацетата, окиси мезитила, метилтретбутилового эфира, диизопропилового эфира.
9. Сформулирован принцип понижения размерности фазового пространства за счет достижения химического равновесия. На его основе предложены варианты организации реакционно-ректификационных процессов для систем получения этилацетата, окиси ме¬зитила, метилтретбутилового эфира, диизопропилового эфира. Показано, что в случае системы получения окиси мезитила происходит существенное упрощение технологиче¬ской схемы за счет использования указанного принципа.