chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2016-11-3-47-57chemicallytech-29Research ArticleTHEORETICAL BASIS OF CHEMICAL TECHNOLOGYТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИThe multivariate calculation of material balances of flowsheets for separating ternary mixtures of different physical-chemical natureПОЛИВАРИАНТНОСТЬ РАСЧЕТА МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ СХЕМ РАЗДЕЛЕНИЯ ТРЕХКО МПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫФролковаА. В.FrolkovaA. V.

доцент, кафедра химии и технологии основного органического синтеза

 

Moscow, 119571 Russia

frolkova_nastya@mail.ruАблизинМ. А.AblizinM. A.

студент, кафедра химии и технологии основного органического синтеза

Москва, 119571 Россия

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruМаевскийМ. А.MayevskiyM. A.

студент, кафедра химии и технологии основного органического синтеза

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruФролковаА. К.FrolkovaA. K.

зав.кафедрой, кафедра химии и технологии основного органического синтеза 

Москва, 119571 Россия

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruМосковский технологический университет (Институт тонких химических технологий)Russian Federation2016280620161134757Copyright © Frolkova A.V., Ablizin M.A., Mayevskiy M.A., Frolkova A.K., 20162016Фролкова А.В., Аблизин М.А., Маевский М.А., Фролкова А.К.Frolkova A.V., Ablizin M.A., Mayevskiy M.A., Frolkova A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/29

An approach to the determination of free variables required for calculating the material balance of the flowsheet of ternary mixtures separation is presented. Phase diagrams of the considered ternary systems are characterized by the presence of a two-phase splitting area and by the presence of different amounts of azeotropes (classes 3.1.0, 3.1.1, 3.2.1 and 3.3.1). For all the systems flowsheets containing three rectification columns and a florentine vessel for separation were suggested. The multivariance of the solution of the balance problem was shown. The approach was illustrated by the example of real ternary systems characterized by different phase diagrams (methanol - chloroform - water, butyl alcohol - water - toluene, nitromethane - hexane - water). The parameters of the rectification columns were presented.

В работе описан подход к определению свободных переменных, необходимых для расчета материального баланса комплекса разделения трехкомпонентных расслаивающихся смесей. Показана поливариантность решения балансовой задачи. Подход проиллюстрирован на примере реальных трехкомпонентных систем, характеризующихся различными фазовыми портретами.

разделительный комплексректификациярасслаиваниематериальный балансrectificationseparation flowsheetsplittingmaterial balanceReferencesГиббс Д. В. Термодинамика, статистическая механика. М.: Наука, 1982. 384 с.Gibbs D.V. Termodinamika, statisticheskaya mekhanika (Thermodynamics, statistical mechanics). M.: Nauka, 1982. 384 p.Seader J. D., Henley E. Separation process principles. NY: John Wiley & Sons, 1998. 920 p.Seader J. D., Henley E. Separation process principles. NY: John Wiley & Sons, 1998. 920 p.Henley E., Seader J.D. Equilibrium Stage Separation operation in Chemical Engineering. NY : John Wiley & Sons, 1956. 768 p.Henley E., Seader J.D. Equilibrium Stage Separation operation in Chemical Engineering. NY : John Wiley & Sons, 1956. 768 p.Gilliland S.R., Reed C.F. // Ind. Eng. Chem. (Journal of Industrial & Engineering Chemistry).1942. V. 34. № 5. P. 551-557.Gilliland S.R., Reed C.F. // Ind. Eng. Chem. (Journal of Industrial & Engineering Chemistry). 1942. V. 34. № 5. P. 551–557.Хахин Л.А., Раева В.М., ФролковаА.К. // Учёные записки МИТХТ. 2004. Вып. 11. С. 84-91.Khakhin L.A., Raeva V.M., Frolkova A.K. // Uchyonye zapiski MITHT. 2004. № 11. P. 84–91.С ерафимов Л.А., Фролкова А.К., Хахин Л.А. Правило фаз Гиббса: учебно-метод. пособие. М.: МИТХТ, 2008. 48 с.Serafimov L.A., Frolkova A.K., Khakhin L.A. Pravilo faz Gibbsa (The Gibbs phase rule): textbook. M.: MITHT, 2008. 48 p.Хахин Л.А. Разработка энтропийной оценки работы ректификационных колонн и функциональных комплексов: дисс. …. канд. техн. наук. М.: МИТХТ, 2009. 219 с.Khakhin L.A. Razrabotka ehntropijnoj ocenki raboty rektifikacionnykh kolonn i funkcional'nykh kompleksov (The development of the entropy performance evaluation of distillation columns, and functional complexes): abstract of the PhD dissertation. M., 2009. 219 p.Serafimov L.A., Timofeev V.S., Balashov M.I. // Acta Chim. Acad. Sci. Hung. 1973. V. 75. № 2. P. 193-211.Serafimov L.A., Timofeev V.S., Balashov M.I. // Acta Chim. Acad. Sci. Hung. 1973. V. 75. № 2. P. 193–211.Фролкова А.К., Серафимов Л.А., Павленко Т.Г. // Теор. основы хим. технологии. 1992. Т. 26. № 2. С. 281-286.Frolkova A.K., Serafimov L.A., Pavlenko T.G. // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 1992. V. 26. № 2. P. 281–286.Фролкова А.В., Фролкова А.К., Клиндухова А.Г., Витюков С.А. // Тонкие хим. технологии. 2015. Т. 10. № 4. С. 22-28.Frolkova A.V., Frolkova A.K., Klindukhova A.G., Vityukov S.A. // Tonkie Khimicheskie Tekhnologii (Fine Chem. Tech.). 2015. V. 10. № 4. P. 22–28.Жаров В.Т., Серафимов Л.А. Физико-химические основы дистилляции и ректификации. Л.: Химия, 1975. 238 с.Zharov V.T., Serafimov L.A. Fizikokhimicheskie osnovy distillyacii i rektifikacii (Physicochemical fundamentals of distillation and rectification). L.: Khimiya, 1975. 238 p.Тимофеев В.С., Серафимов Л.А., Тимошенко А.В. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: учеб. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 2010. 408 с.Timofeev V.S., Serafimov L.A., Timoshenko A.V. Principy tekhnologii osnovnogo organicheskogo i neftekhimicheskogo sinteza (The principles of technology of basic organic and petrochemical synthesis): textbook for high schools. M.: Vysshaya shkola, 2010. 408 p.Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы: монография. М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2010. 192 с.Frolkova A.K. Razdelenie azeotropnykh smesej. Fiziko-khimicheskie osnovy i tekhnologicheskie priemy (Physico-chemical principles and technological methods): monograph. M.: Gumanitar. Izd. Centr VLADOS, 2010. 192 p.Серафимов Л.А. // Журн. физ. химии. 1970. Т. 44. № 4. С. 1021-1027.Serafimov L.A. // Zhurn. fiz. khimii. 1970. T. 44. № 4. P. 1021–1027.Фролкова А.К. Теоретические основы разделения многокомпонентных многофазных систем с использованием функциональных комплексов: дис. … д-ра техн. наук. М.: МИТХТ, 2000. 364 с.Frolkova A.K. Teoreticheskie osnovy razdeleniya mnogokomponentnykh mnogofaznykh sistem s ispol'zovaniem funkcional'nykh kompleksov (TheoreticalС ерафимов Л.А., Фролкова А.В., Илларионов В.В. // Вестник МИТХТ. 2011. Т. 6 № 2. С. 98-103.basis of separation of multicomponent multiphase systems using functional complexes): abstract of the Dr.Sc. dissertation. M.: MITHT, 2000. 364 p.Frolkova A.V., Vityukov S.A., Frolkova A.K. The separation of ternary system isopropyl alcohol - 1.2-dichloroethane - water in rectification complex with Florentine vessel // XV Int. Sci. Conf. «High-Tech in Chemical Engineering-2014». Zvenigorod, September 2014. М.: MITHT, 2014. P. 37.Serafimov L.A., Frolkova A.V., Illarionov V.V. // Vestnik MITHT (Fine Chem. Tech.). 2011. V. 6 № 2. P. 98–103.Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: в 2-х ч. М.: Мир, 1989. 664 с.Frolkova A.V., Vityukov S.A., Frolkova A.K. The separation of ternary system isopropyl alcohol – 1.2-dichloroethane – water in rectification complex with Florentine vessel // XV Int. Sci. Conf. «High-Tech in Chemical Engineering-2014». Zvenigorod, September 2014. М.: MITHT, 2014. P. 37.Огородников С.К., Лестева Т.М., Коган В.Б. Азеотропные смеси: справочник / Под ред. проф. В.Б. Когана. Л.: Химия, 1971. 1407 с.Uehjles S. Fazovye ravnovesiya v khimicheskoj tekhnologii (Phase equilibrium in chemical engineering): in 2 parts. M.: Mir, 1989. 664 p.Vicente Gomis, Alicia Font Mar´ıa Dolores Saquete, Jorge Garc´ıa-Cano. // Fluid Phase Equilibria. 2015. V. 385. P. 29-36.Ogorodnikov S.K., Lesteva T.M., Kogan V.B. Azeotropnye smesi (Azeotropic mixtures): a handbook / Ed. by prof. V.B. Kogan. L.: Khimiya, 1971. 1407 p.Stephenson R.M. // J. Chem. Eng. Data. 1992. V. 37. P. 80-95.Vicente Gomis, Alicia Font Mar´ıa Dolores Saquete, Jorge Garc´ıa-Cano. // Fluid Phase Equilibria. 2015. V. 385. P. 29–36.Королева Т.А., Тарасова М.Н., Лазуткина Ю.С. Изучение основных физико-химических свойств бутанольно-толуольной смеси в производстве лакокрасочных материалов // Горизонты образования. Научно-образовательный журнал АлтГУ. 2007. Вып. 9. Материалы 4-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь - 2007». Секция «Химическая техника и инженерная экология». C. 2-3.Stephenson R.M. // J. Chem. Eng. Data. 1992. V. 37. P. 80–95.Rawat B.S., Gupta S.K., Nanoti S.M., Krishna R. // Fluid Phase Equilibria. 1987. V. 38. P. 155-161.Koroleva T.A., Tarasova M.N., Lazutkina Yu.S. Izuchenie osnovnykh fiziko-khimicheskikh svojstv butanol'no-toluol'noj smesi v proizvodstve lakokrasochnykh materialov (The study of the main physico-chemical properties butanone-toluene mixture in the manufacture of paints) // Gorizonty obrazovaniya. Nauchno-obrazovatel'nyj zhurnal AltGU. 2007. Iss. 9. Materials of the 4th all-Russian Scientific-technical Conf. of students, postgraduates and young scientists «Science and young people – 2007». Section «Chemical engineering and environmental engineering». P. 2–3.Мерцлин Р.В. // Журн. общей химии. 1938. Т. 8 № 17. С. 1742-1755.Rawat B.S., Gupta S.K., Nanoti S.M., Krishna R. // Fluid Phase Equilibria. 1987. V. 38. P. 155–161.Фролкова А.В., Клиндухова А.Г., Фролкова А.К. Реализация предельных четких разделений смесей в неоднородных комплексах: теория и расчет // Сб. тезисов VI Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2015». Москва. 11-12 ноября 2015. С. 30-31.Merclin R.V. // Zhurn. obshchej khimii. 1938. V. 8 № 17. P. 1742–1755.Frolkova A.V., Klindukhova A.G., Frolkova A.K. Realizaciya predel'nykh chetkikh razdelenij smesej v neodnorodnykh kompleksakh: teoriya i raschet (The implementation limit of a clear separation of mixtures in inhomogeneous systems: theory and design) // Abstracts of VI all-Russian youth scientific-technical conference «High Chemical Technologies – 2015». Moscow. November 11-12, 2015. P. 30–31.Frolkova A.V., Klindukhova A.G., Frolkova A.K. Realizaciya predel'nykh chetkikh razdelenij smesej v neodnorodnykh kompleksakh: teoriya i raschet (The implementation limit of a clear separation of mixtures in inhomogeneous systems: theory and design) // Abstracts of VI all-Russian youth scientific-technical conference «High Chemical Technologies – 2015». Moscow. November 11-12, 2015. P. 30–31.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.