Are obtained the experimental dependences of the pressure of the saturated vapor on the temperature for the clean of dimethylsulfoxide and perfluorinebenzene in the range of temperatures, that corresponds to extractive rectification under the atmospheric pressure.Получены экспериментальные зависимости давления насыщенного пара от температуры для чистых диметилсульфоксида и перфторбензола в диапазоне температур, соответствующем экстрактивной ректификации при атмосферным давлением

A. Anisimov V.

A. Frolkova K.

P. Rumjantsev G.

S. Reshetov A.

V. Zhuchkov I.

А. Анисимов В.

А. Фролкова К.

В. Жучков И.

П. Румянцев Г.

С. Решетов А.

Russian

V. I. Zhuchkov

A. V. Anisimov

S. A. Reshetov

P. G. Rumjantsev

A. K. Frolkova

В. И. Жучков

А. В. Анисимов

С. А. Решетов

П. Г. Румянцев

А. К. Фролкова

Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии

 39Теоретические основы химической технологии УДК 547.246 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ ПАРОВ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА И ПЕРФТОРБЕНЗОЛА  ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ В.И. Жучков, А.В. Анисимов, С.А. Решетов, П.Г. Румянцев,  А.К. Фролкова   олучены экспериментальные зависимости давления насыщенного пара от температуры для чистых диметилсульфоксида и перфторбензола в диапазоне температур, соответствующем экстрактивной ректификации при атмосферным давлением.  Экспериментальные значения давления насыщенного пара чистого вещества )T(P0i  при различных значениях температуры (Т) используются для определения коэффи-циентов уравнений, предназначенных для расчета этой характеристики в широком температурном диапазоне. На их основе можно получать значения теплоты испарения и конденсации индивидуальных веществ как функции температуры. Эмпирические зависи-мости )T(P0i , хорошо описывающие экспери-ментальные данные, могут быть использованы для поиска точек Банкрофта, которые являются достаточным условием существо-вания азеотропов в бинарных смесях. Нако-нец, надежные зависимости )T(P0i  позволяют на основе данных по парожидкостному равновесию вычислять значения коэффициентов активности компонентов в смесях i  и относительные летучести ij по известным соотношениям: общi0iii Py)T(Px   ,            j0ji0iij )T(P)T(P  , где xi и yi – мольная доля компонента с номером i в жидкости и паре, соответственно; Pобщ – общее давление в системе. Информация, получаемая на основе экспериментальных данных о давлении насыщенного пара чистого вещества, может потребоваться и при решении других задач. Целью настоящей работы было получение данных по давлению паров чистых диметилсульфоксида (ДМСО) и перфтор-бензола (ПФБ) при различных температурах. Эти данные необходимы для проверки различных вариантов технологических схем ректификации для разделения бинарной смеси бензол – перфторбензол, в которой присутствуют два азеотропа [1]. При этом диметилсульфоксид предполагается использо-вать в качестве разделяющего агента. Материалы ДМСО, марки «химически чистый», произведен на Шосткинском заводе химических реактивов. Для дополнительной очистки он выдерживался под щелочью около 12 часов, затем перегонялся на лабораторной ректификационной колонке эффективностью 12 теоретических тарелок при остаточном давлении 2 – 3 мм рт. ст. [2]. Содержание основ-ного вещества – 99.9%. ПФБ, произведенный ЗАО «П и М инвест» г. Москва, с заявленной чистотой 99.9 %, использовался без дополнительной очистки.  В табл. 1 сопоставлены плотности и показатели преломления использованных веществ, найденные в литературе и опреде-ленные экспериментально при температуре 200С. Таблица 1. Свойства веществ. ВеществоПлотность,  г/см3 Показатель  преломления эксп. [3] эксп. [3] ДМСО 1.099 1.1005 1.4770 1.4795ПФБ 1.624 1.6184 1.3747 1.3777 Анализ примесей в ДМСО и ПФБ проводился методом газо-жидкостной хроматографии на хроматографе «Цвет-100» с детектором катарометром. Содержание воды (примеси, сильно искажающей истинные значения температуры кипения) в ДМСО и ПФБ, найденное по методу внутреннего стандарта, не превышало 0.1 % масс. В качестве стандарта использовался абсолют-ный н-бутанол. Эксперимент Опыты проводились на модифи-цированном А.С. Мозжухиным циркуля-ционном приборе Свентославского в изо-П«Вестник МИТХТ», 2008, т. 3, № 2  40барических условиях [4]. Заданное давление в нем поддерживалось с помощью автома-тического маностата, разработанного на кафедре «Химии и технологии основного органического синтеза» МИТХТ им. М.В. Ломоносова.  Таблица 2. Зависимость давления паров диметилсульфоксида от температуры. Tэкс , 0С рэкс , мм рт. ст. ррасч , мм рт.ст. рэкс - ррасч80.3 12.50 12.76 -0.26 86.0 16.75 17.32 -0.57 96.9 30.00 29.80 0.20 102.5 40.00 38.62 1.38 107.0 50.00 47.14 2.86 120.0 80.50 80.60 -0.10 125.95 100.00 101.19 -1.19 130.9 120.00 121.32 -1.32 137.7 152.50 153.97 -1.47 143.0 182.50 183.91 -1.41 146.0 202.50 202.75 -0.25 151.9 243.00 244.16 -1.16 156.5 281.25 280.75 0.50 159.0 302.00 302.32 -0.32 Средние погрешности: абсолютная      0.93 относительная 1.45% Температура регистрировалась электрон-ным термометром фирмы «Hucers Electronics Gmbh». Давление измерялось с точностью 0.05 мм рт. ст., точность измерения темпе-ратуры была 0.10С. Управление прибором в процессе проведения экспериментов осу-ществлялось автоматизированной системой научных исследований (АСНИ). Экспе-риментальные данные приведены в табл. 2 и 3. Там же помещены расчетные значения давлений и разности между экспе-риментальными и расчетными значениями.  Измерения давлений насыщенного пара ДМСО были прекращены при 1590С, т.к. уже при 1560С стали наблюдаться первые признаки его разложения, выражающиеся в появлении желтоватой окраски вещества. На рис. 1 приведены зависимости давления насыщенных паров ДМСО и ПФБ от температуры, рассчитанные по уравнению Антуана (сплошные линии). Маркерами на графике обозначены величины, полученные экспериментально. Обработка данных Зависимость давления паров чистых ДМСО и ПФБ от температуры была аппроксимирована с помощью уравнения Антуана, которое в настоящее время является одним из наиболее употребительных: CTBAP lg  где lgР – десятичный логарифм давления паров чистых веществ (давление измерялось в мм ртутного столба), T – температура в градусах Цельсия. Это уравнение было выбрано потому, что содержит всего три параметра и при этом дает хорошее согласие с экспериментальными данными в широком диапазоне температур. Значения констант уравнения Антуана приведены табл. 4, а рассчитанные с этими значениями величины давлений присутствуют в таблицах 2 и 3. Таблица 3. Зависимость давления паров перфторбензола от температуры. Tэкс , 0С рэкс ,  мм рт.ст. ррасч ,  мм рт.ст. рэкс - ррасч23.8 80.0 81.44 -1.44 27.8 100.0 99.07 0.93 36.5 150.0 148.03 1.97 43.4 200.0 199.17 0.83 48.95 250.0 249.67 0.33 53.75 300.0 301.00 -1.00 57.9 350.0 351.70 -1.70 61.5 400.0 400.85 -0.85 64.75 450.0 449.63 0.37 67.8 500.0 499.45 0.55 70.7 550.0 550.65 -0.65 73.3 600.0 599.88 0.12 75.8 650.0 650.31 -0.31 78.55 710.0 709.44 0.56 80.8 760.0 760.78 -0.78 Средние погрешности: абсолютная       0.83 относительная  0.41%   Таблица 4. Значения параметров уравнения Антуана. Вещества A B C Перфторбензол 6. 432233 943. 0724 184.7811 Диметилсульфоксид 6. 197741 1083. 627 132.5117  Выводы Анализ полученных результатов показывает, что лабораторное оборудование, оснащенное АСНИ «Фазовые равновесия и лабораторная ректификация», позволило заметно повысить точность экспериментов за счет устранения ошибок, связанных с индивидуальными особенностями экспери- 41ментатора и применения в установке высокоточных электронных датчиков температуры. Сопоставление эксперимен-тальных и расчетных данных подтверждает правильность выбора для описания зависи-мости )T(P0i  уравнения Антуана. Во всем диапазоне температур относительная погреш-ность измерения давления не превышает 1.5%. Это позволит получать надежные значения коэффициентов активности компонентов для всех бинарных пар смеси бензол-ПФБ-ДМСО, что необходимо для адекватного описания парожидкостного равновесия для этой смеси и выбора схемы для ее разделения.    Рис. 1. Зависимость давления насыщенных паров ДМСО и ПФБ от температуры. ЛИТЕРАТУРА: 1. Уэйлес, С. Фазовые равновесия в химической технологии. В 2-х частях. / С. Уэйлес. – М. : Мир, 1989. – 663 с. 2. Даванков, В. А. Лигандообменная хроматография / В. А. Даванков, Дж. Навратил, Х. Уолтон. – М. : Мир, 1989. – 294 с. 3. Крестов, Г. А. Физико-химические свойства бинарных растворителей / Г. А. Крестов, В. Н. Афанасьев, Л. С. Ефремова. – Л. : Химия, 1988. – 688 с. 4. Анисимов, А. В. Экспериментальное изучение равновесия жидкость-пар с помощью автоматизированной системы / А. В. Анисимов, Т. В. Челюскина. – М. : МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2007. – 39 с. 0 3006009000 60 120 180 T[C] P[мм Hg]ДМСОПФБ

Исследование зависимости давления паров диметилсульфоксида и перфторбензола от температуры

https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/download/1479/1524

Исследование зависимости давления паров диметилсульфоксида и перфторбензола от температуры

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии