- Код статьи
- S3034605325030037-1
- DOI
- 10.7868/S3034605325030037
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 59 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 23-33
- Аннотация
- Предельные возможности процесса ректификационного разделения многокомпонентных смесей зависят от особенностей структуры диаграммы равновесия жидкость-пар, в частности от присутствия на диаграмме внутренних разделяющих поверхностей. В настоящей работе исследованы закономерности формирования структуры сепаратрических поверхностей максимальной размерности для систем разной химико-химической природы. Для систем с одноименными отклонениями, когда азеотропы относительно составляющих той же компонентности являются узловыми точками, предложен подход к определению числа седловидных азеотропов первого и (n–2) порядка и соответственно числа внутренних сепаратрических многообразий. Предлагаемый подход проиллюстрирован и подтвержден на примере модельных систем и промышленных смесей. Показана целесообразность использования одного из видов разделения (первое, второе, промежуточное) в зависимости от количества и структуры внутренних сепаратрических поверхностей. Представленные в статье исследования направлены на развитие фундаментальной теории термодинамики гетерогенных систем в части исследования структур фазовых диаграмм и механизмов их формирования с использованием термодинамико-топологического анализа в рамках общей концепции научной школы д.т.н., профессора Леонида Антоновича Серафимова.
- Ключевые слова
- фазовая диаграмма равновесие жидкость-пар азеотроп сепаратриса ректификация правило азеотропии
- Дата публикации
- 10.06.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 9
Библиография
- 1. Жаров В.Т., Серафимов Л.А. Физико-химические основы дистилляции и ректификации. Л.: Химия, 1975.
- 2. Serafimov L.A. Thermodynamic and topological analysis of heterogeneous equilibrium diagrams of multicomponent mixtures // Russ. J. Phys. Chem. 2002. V. 76. № 8. С. 1211.
- 3. Serafimov L.A. State of the art in the thermodynamic and topological analysis of phase diagrams // Theor. Found. Chem. Eng. 2009. V. 43. № 3. С. 268. https://doi.org/10.1134/S0040579509030051.
- 4. Serafimov L.A., Frolkova A.V. Determination of vapor-liquid equilibrium diagrams of multicomponent systems // Chem. Pap. 2016. V. 70. № 12. Р. 1578. https://doi.org/10.1515/chempap-2016-0091
- 5. Серафимов Л.А., Фролкова А.В., Семин Г.А. Определение структуры диаграммы парожидкостного равновесия пятикомпонентной моноазеотропной системы // Вестник МИТХТ. 2014. Т. 9. № 3. С. 36.
- 6. Фролкова А.В. Структурный анализ фазовой диаграммы и оценка возможности ректификации многокомпонентных смесей // Теор. основы хим. технологии. 2024. Т. 58. № 1. С. 78. https://doi.org/10.31857/S0040357124010105
- 7. Frolkova A.V., Ososkova T.E., Frolkova A.K Thermodynamic and topological analysis of phase diagrams of quaternary systems with internal singular points // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 2. Р. 289. DOI: 10.31857/S0040357120020049
- 8. Safrit B.T., Westerberg A.W. Algorithm for generating the distillation regions for azeotropic multicomponent mixtures // Ind. Eng. Chem. Res. 1997. V. 36. Р. 1827. https://doi.org/10.1021/ie960344r.
- 9. Ahmad B.S., Zhang Y., Barton P.I. Product Sequences in Azeotropic Batch Distillation // AIChE J. 1998. V. 44. № 5. Р. 1051.
- 10. Rooks R.E., Doherty M.F., Malone M.F., Julka V. Structure of distillation regions for multicomponent azeotropic mixtures // AIChE J. 1998. V. 44. № 6. Р. 1382.
- 11. Popken T., Gmelding J. Simple Method for Determining the Location of Distillation Region Boundaries in Quaternary Systems // Ind. Eng. Chem. Res. 2004. V. 43. Р. 777. DOI: 10.1021/ie030303c.
- 12. Hegely L., Lang P. A new algorithm for the determination of product sequences in azeotropic batch distillation // Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. № 22. Р. 12757. DOI: 10.1021/ie2016575
- 13. Blagov S., Hasse H. Topological analysis of vapor–liquid equilibrium diagrams for distillation process design // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. № 4. P. 896. DOI: 10.1039/b109541b.
- 14. Фролкова А.В., Охлопкова Е.А., Фролкова А.К. Термодинамико-топологический анализ структуры фазовой диаграммы пятикомпонентной системы и синтез схемы разделения смеси органических продуктов // Химия и технология органических веществ. 2020. Т. 16. № 4. С. 15. DOI: 10.54468/25876724_2020_4_15
- 15. Serafimov L.A., Frolkova A.V. The law of the algebraic sum of stationary points of vapor-liquid equilibrium diagrams of multicomponent mixtures // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. № 6. P. 680. DOI: 10.7868/S0040357113060092
- 16. Serafimov L.A., Frolokova A.K., Frolkova A.V. Poincaré integral invariants and separating manifolds of equilibrium open evaporation diagrams // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. № 2. P. 168. DOI: 10.7868/S004035711206022X
- 17. Frolkova A.V., Frolkova A.K., Zhuchkov V.I., Makhnariova Y.G. Homology and isomerism of the structures of phase diagrams and distillation flowsheets // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 5. P. 544. DOI: 10.31857/S0040357120050061
- 18. Yang A., Zou H., Chien I-L., Wang D. et al. Optimal Design and Effective Control of Triple–Column Extractive Distillation for Separating Ethyl Acetate/Ethanol/Water with Multi-Azeotrope // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. P. 7265. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b00466
- 19. Jian X., Li J., Qing Ye, Liu X. Intensification and analysis of extractive distillation processes with preconcentration for separating ethyl acetate, isopropanol and water azeotropic mixtures // Sep. Purif. Technol. 2022. V. 287. P. 120499. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.120499
- 20. Ma Z., Yao D., Zhao J., et al. Efficient recovery of benzene and n-propanol from wastewater via vapor recompression assisted extractive distillation based on techno-economic and environmental analysis // Process Safety and Environmental Protection. 2021. V. 148. P. 462. https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.10.033
- 21. Shan B., Zheng Qi, Chen Z., Shen Y. et al. Dynamic control and performance comparison of conventional and dividing wall extractive distillation for benzene/isopropanol/water separation // J. Taiwan Institute of Chem. Engineers. 2021. V. 128. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.08.005
- 22. Жучков В.И., Рыжкин Д.А., Раева В.М. Экстрактивная ректификация смеси тетрагидрофуран–ацетонитрил–хлороформ // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 1. С. 125. doi: 10.31857/S0040357123010153
- 23. Golikova A.D., Anufrikov Y.A., Shasherina A.Y., Misikov G.H., Toikka M.A., Samarov A.A., Toikka A.M. Excess enthalpies and heat of esterification reaction in acetic acid–n-butanol–n-butyl acetate–water system at 313.15 K // Russ. J. Gen. Chem. 2024. V. 94. № S1. P. S177. https://doi.org/10.1134/S1070363224140184
- 24. Misikov G., Zolotovsky K., Samarov A., Prikhodko I., Toikka M., Toikka A. Chemical equilibrium in the system acetic acid–n-amyl alcohol–n-amyl acetate–water at 323.15 K and atmospheric pressure: experimental data and equilibrium constant estimation // J. Chem. Eng. Data. 2024. V. 69. № 3. P. 1169. doi:10.1021/acs.jced.3c00744
- 25. Toikka M., Smirnov A., Trofimova M., Golikova A., Prikhodko I., Samarov A., Toikka A. Peculiarities of chemical equilibria in acetic acid–n-butyl alcohol–n-butyl acetate–water system at 318.15 K and 101.3 kPa // J. Chem. Eng.Data. 2023. V. 68. № 5. P. 1145. DOI: 10.1021/acs.jced.3c00009
- 26. Chicheva D.S., Krasnykh E.L., Shakun VA. Kinetic regularities of neopentyl glycol esterification with acetic and 2-ethylhexanoic acids // Fine Chem. Technol. 2024. V. 19. № 1. P. 28. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2024-19-1-28-38
- 27. Serafimov L.A. The azeotropic rule and the classification of multicomponent mixtures. XI. Tangential azeotropy for three-component systems and chains of topological structures // Russ. J. Phys. Chem. 1971. T. 45. № 10. C. 1388.
- 28. Serafimov L.A., Chelyuskina T.V. Basic Properties of Tie-Line Vector Fields of Two-Phase Ternary Mixtures: Complex Singular Points. Theor. Found. Chem. Eng. 2003. V. 37, P. 482 https://doi.org/10.1023/A:1026094725970
