Исследование равновесия жидкость--пар бинарных растворов спиртов в рамках кластерной модели

Аннотация

Для неограниченно смешивающихся бинарных растворов спиртов, проявляющих положительные отклонения от закона Рауля, на основе кластерной модели проведен анализ равновесия жидкость--пар. Рассмотренные вещества представляют собой побочные продукты процесса Фишера --- Тропша и различные добавки к биотопливу. Приведено уравнение кластерной модели для описания концентрационных зависимостей давления пара над раствором от состава жидкой фазы. Область применимости модели --- растворы неэлектролитов, отклонения от идеальности которых вызваны преимущественной ассоциацией одного из компонентов раствора. Параметрами уравнений модели являются математическое ожидание распределения ассоциатов в стандартном состоянии и дисперсия числа ассоциации. Показано, что уравнения модели адекватно описывают экспериментальные данные по давлению пара для смесей различных алифатических спиртов с диэтилкарбонатом и кетонами. Для смесей углеводородов с изомерами пентанола применен ранее формализованный метод моделирования давления пара по концентрационным зависимостям избыточных мольных характеристик смеси от состава жидкой фазы. Установлено, что полученные различными способами решения находятся в хорошем соответствии друг с другом и адекватно описывают концентрационные зависимости давления пара от состава жидкой фазы

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Митрофанов М.С., Ананьева Е.А., Сергиевский В.В. Исследование равновесия жидкость--пар бинарных растворов спиртов в рамках кластерной модели. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2023, № 1 (106), с. 161--172. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2023-1-161-172

Литература

[1] Рудаков A.M., Скоробогатько Д.С., Сергиевский В.В. Молекулярная ассоциация в бинарных смесях спирт-алифатический углеводород по данным равновесия жидкость--пар. Инженерная физика, 2007, № 2, с. 32--35.

[2] Рудаков А.М., Сергиевский В.В. Описание термодинамических свойств растворов на основе кластерной модели самоорганизации. В кн.: Структурная самоорганизация в растворах и на границе раздела фаз. М., URSS, 2008, с. 341--411.

[3] Рудаков A.M., Скоробогатько Д.С., Сергиевский В.В. и др. Моделирование термодинамических свойств бинарных смесей алканоламинов с водой. Химическая технология, 2011, т. 12, № 7, с. 444--447.

[4] Рудаков А.М., Глаголева М.А., Липанова Н.В. и др. Молекулярная ассоциация в бинарных смесях алифатических эфиров и н-спиртов. Современные проблемы науки и образования, 2012, № 6, ст. 723. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7965

[5] Рудаков A.M. Скоробогатько Д.С., Сергиевский В.В. Описание равновесий жидкость--пар для бинарных смесей спирт-органический растворитель. Конденсированные среды и межфазные границы, 2007, т. 9, № 2, с. 147--151.

[6] Рудаков A.M., Сергиевский В.В., Митрофанов М.С. Определение констант ассоциации в бинарных смесях неэлектролитов по данным равновесия жидкость--пар. Конденсированные среды и межфазные границы, 2012, т. 14, № 2, с. 233--238.

[7] Митрофанов М.С., Сергиевский В.В. Моделирование равновесия жидкость-пар уравнениями кластерной модели растворов. Успехи в химии и химической технологии, 2017, т. 31, № 4, с. 7--10.

[8] Рудаков A.M., Митрофанов М.С., Сергиевский В.В. Моделирование давления пара по результатам описания избыточной энтальпии пяти бинарных систем с ассоциированным компонентом. Конденсированные среды и межфазные границы, 2012, т. 14, № 3, с. 377--383.

[9] Bentley R.W. Global oil & gas depletion: an overview. Energy Policy, 2002, vol. 30, iss. 3, pp. 189--205. DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-4215(01)00144-6

[10] Wiguno A., Tetrisyanda R., Wibawa G. Vapor pressure of 2-butanol + diethyl carbonate and tert-butanol + diethyl carbonate at the temperature of 303.15--323.15 K. J. Chem. Eng. Data, 2020, vol. 65, no. 5, pp. 2441--2445. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jced.9b01079

[11] Anugraha R.P., Wiguno A., Altway A., et al. Vapor pressures of diethyl carbonate + ethanol binary mixture and diethyl carbonate + ethanol + isooctane/toluene ternary mixtures at temperatures range of 303.15--323.15 K. J. Mol. Liq., 2018, vol. 264, pp. 32--37. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.05.049

[12] Moreau A., Segovia J.J., Bermejo M.D., et al. Vapor-liquid equilibria and excess enthalpies of the binary systems 1-pentanol or 2-pentanol and 1-hexene or 1,2,4-trimethyl-benzene for the development of biofuels. Fluid Phase Equilib., 2018, vol. 460, pp. 85--94. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fluid.2017.12.031

[13] Avoseh F., Iwarere S.A., Narasigadu C., et al. Vapor-liquid equilibrium for methyl isobutyl ketone (MIBK) + (1-propanol or 2-propanol) binary mixtures. J. Chem. Eng. Data, 2017, vol. 62, no. 7, pp. 2014--2020. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jced.7b00026

[14] Moodley K., Dorsamy C.L. Isothermal vapor-liquid equilibrium measurements of butan-2-one+ 2-methyl-propan-1-ol/pentan-1-ol. J. Chem. Eng. Data, 2018, vol. 63, no. 11, pp. 4128--4135. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jced.8b00552

[15] Mavalal S., Chetty T., Moodley K. Isothermal vapor-liquid equilibrium measurements for the pentan-2-one + propan-1-ol/butan-1-ol system within 342--363 K. J. Chem. Eng. Data, 2019, vol. 64, no. 6, pp. 2649--2656. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jced.9b00100

[16] Jain P., Agogino A.M. Global optimization using the multistart method. J. Mech. Des., 1993, vol. 115, iss. 4, pp. 770--775. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2919267

[17] Чипига А.Ф., Колков Д.А. Анализ методов случайного поиска глобальных экстремумов многомерных функций. Фундаментальные исследования, 2006, № 2, с. 24--26.