ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ИЗОМНОГООБРАЗИЙ В ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ, СОДЕРЖАЩИХ БИАЗЕОТРОПНЫЕ БИНАРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ

В данной работе для оценки возможности разделения экстрактивной ректификацией трехкомпонентных смесей, содержащих биазеотропные составляющие, проведен анализ взаимного расположения ряда изомногообразий в концентрационных тетраэдрах, образованных компонентами разделяемой смеси и дополнительным веществом - экстрактивным агентом. Объектами исследования выступают четырехкомпонентные системы, образованные тройными составляющими (бутилпропионат (БП) - пропионовая кислота (ПК) - бутилбутират (ББ); бутилпропионат - пропионовая кислота - масляная кислота (МК); бутилбутират - масляная кислота - бутилпропионат; бутилбутират - масляная кислота - пропионовая кислота) системы БП-ПК-ББ-МК, имеющей промышленное значение, и экстрактивным агентом сульфоланом. В результате проведения вычислительного эксперимента с использованием математической модели NRTL-HOC получены данные о парожидкостном равновесии в бинарных, трех- и четырехкомпонентных системах, а также структуры фазовых диаграмм жидкость-пар и проведен термодинамико-топологический анализ фазовых диаграмм четырехкомпонентных систем. Определено взаимное расположение в концентрационных тетраэдрах многообразий единичной относительной летучести компонентов, отражающих эволюцию псевдоазеотропов в сечениях с постоянной концентрацией экстрактивного агента; псевдоидеальных многообразий, вдоль которых коэффициенты активности компонентов базовой (разделяемой) смеси равны друг другу; изотермо-изобарических многообразий, порождаемых точками Банктрофта в бинарных азеотропных составляющих. Установлено, что существует возможность разделения исследуемых трехкомпонентных смесей экстрактивной ректификацией с использованием сульфолана.

четырехкомпонентные системы, изомногообразия, биазеотропные составляющие, термодинамико-топологический анализ, относительная летучесть, псевдоидеальные точки, точка Банкрофта

1. Serafimov L.A., Frolkova A.K., Bushina D.I. Extractive distillation of binary azeotropic mixtures // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2008. V. 42. № 5. P. 507-516.

2. Serafimov L.A., Frolkova A.K., Chelyuskina T.V. Selecting extracting agents for separation of biazeotropic binary mixtures by extractive distillation // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2009. V. 43. № 6. P. 889-898.

3. Жаров В.Т., Серафимов Л.А. Физико-химические основы дистилляции и ректификации. Л.: Химия, 1975. 240 с.

4. Фролкова А.К. Разделение азеотропных смесей. Физико-химические основы и технологические приемы. М.: Гуманитар. изд. центр «Владос», 2010. 192 с.

5. Никитский А.В., Кушнер Т.М., Серафимов Л.А. Диаграммы избыточного термодинамического потенциала Гиббса в тройных смесях // Журнал физ. химии. 1998. Т. 72. № 12. С. 2138-2143.

6. Шутова Г.В. Физико-химические закономерности биазеотропии в бинарных системах : дис. ... канд. хим. наук. М.: МИТХТ, 1992. 193 с.

7. Кушнер Т.М., Шутова Г.В., Раева В.М., Серафимов Л.А. Исследование биазеотропии в системе пропионовая кислота - бутилпропионат // Журн. физ. химии. 1992. Т. 66. № 3. С. 832-836.

8. Liu W.-T., Tan C.-S. Vapor-liquid equilibrium for propionic acid plus n-butyl propionate from 60 to 101.3 kPa // J. Chem. Eng. Data. 2002. V 47. № 6. P. 1367-1371.

9. Кушнер Т.М., Шутова Г.В., Раева В.М., Серафимов Л.А. Исследование биазеотропии в системе масляная кислота - бутилбутират // Журн. общей химии. 1993. Т. 63. № 1. С. 171-176.

10. Гайле А.А., Сомов В.Е. Сульфолан: свойства и применение в качестве селективного растворителя. СПб.: Химиздат, 2014. 392 с.

11. Chelyuskina T.V., Bedretdinov F.N., Pronina D.S. Studying the structure of the vapor-liquid equilibrium diagram of the butyl propionate-propionic acid-butyl butyrate-butyric acid system // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. V. 50. № 6. P. 1043-1048.

12. Bedretdinov F., Chelyuskina T., Frolkova A. Modeling of vapor-liquid equilibrium and extractive rectification of butyl-propionate - propionic acid mixture // 10th Int. Conf. on Distillation and Absorption 2014, 14-17 September 2014, Friedrichshafen, Germany. Book of Full Papers. P. 928-933.

13. Chelyuskina T.V., Bedretdinov F.N. Mathematical modeling of extractive rectification of a butyl butyrate-butyric acid mixture // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. V. 50. № 5. P. 697-704.

14. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Химия, 1971. 432 с.

15. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А., Тимошенко А.В. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: учебное пособие для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2010. 408 с.

16. Serafimov L.A., Chelyuskina T.V. Principles of classifying diagrams for different types of biazeotropic ternary mixtures // Rus. J. Phys. Chem. 2011. V. 85. № 5. P. 767-776.

17. Serafimov L.A. Thermodynamic and topological analysis of heterogeneous equilibrium diagrams of multicomponent mixtures // Rus. J. Phys. Chem. 2002. V. 76. № 8. P. 1211-1224.

18. Kushner T.M., Shutova G.V., Serafimov L.A. Pseudoideal points of vapor-liquid equilibrium diagrams and the role that they play in the evolution of binary azeotropes under temperature (pressure) variations // Rus. J. Phys. Chem. 2001. V. 75. № 7. P. 1079-1083.

19. Челюскина Т.В. Теоретические основы ректификационного разделения биазеотропных смесей : дис. … д-ра техн. наук. М.: МИТХТ, 2011. 196 с.