CC BY
10
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ-ПАР И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РАСТВОРОВ ЭТИЛЭТАНОАТ - Н-АЛКИЭТАНОАТЫ
Ю.К. Сунцов, профессор, д.х.н., профессор, В.А. Горюнов, преподаватель, к.х.н., А.М. Чуйков, начальник кафедры, к.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Для обеспечения пожарной безопасности процессов производства, хранения и транспортирования веществ необходимы данные о показателях пожаровзрывоопасности веществ [1]. К числу важнейших показателей относятся температуры вспышки и воспламенения огнеопасных жидкостей, которые можно рассчитать, если известна зависимость давления насыщенного пара (Р) от температуры (Т) кипения растворов [2]. Данные о фазовых равновесиях и термодинамических свойствах растворов необходимы также для расчетов технологических показателей и движущих сил, определяющих направление и скорость протекания производственных процессов. При производстве сложных эфиров органических кислот часто встречаются растворы образованные н-алкилэтаноатами [3]. В работе исследованы растворы бинарных систем, образованных этилэтаноатом (общий растворитель) и: н-пропилэтаноатом, н-бутилэтаноатом, н-пентилэтаноатом во всём диапазоне концентраций при различных температурах. Исходные реактивы марки «хч» очищались методами [4] и перегонялись без доступа воздуха на лабораторной ректификационной колонне. Температура кипения растворов (Т) измерялась платиновым термометром сопротивления с точностью ± 0,05 К с использованием эбуллиометров Свентославского. Давление насыщенного пара растворов (р) определялось ртутным манометром с использованием катетометра В-630 (ГОСТ 15150-69) с точностью ±13,3 Па. Постоянство давления в установке поддерживалось изодромным регулятором с отрицательной обратной связью с точностью ± 13,3 Па. Атмосферное давление измерялось ртутным барометром первого класса с той же точностью. На основе опытных данных о зависимости давления насыщенного пара от температуры кипения растворов построены изотермы давления Р=А(х) насыщенного пара растворов систем. Вид изотерм свидетельствует о зеотропности растворов системы и положительных отклонениях растворов от закона Рауля (рис.1). Полученные изотермы послужили основой для расчетов равновесных составов паровых фаз систем путём численным интегрированием на ЭВМ уравнения Дюгема - Маргулиса методом Рунге-Кутта четвертого порядка, которое при Т=сот1 и условии идеальности паровой фазы приобретает вид [5]:
¿У = у(1 - У) Ф /(У - х) Р, (1)
где: х, у - мольные доли компонента в жидкости и паре. Анализ результатов расчетов показывает, что паровая фаза растворов систем во всем концентрационном интервале обогащена молекулами этилэтаноата (рис.).
Р, Па
50 000 -|
40 000 -30 000 20 000 10 ООО
0 0=2 0=4 0=6 0=5 1
х, мол доля эгилэтано^тп
Рис. Фазовые равновесия жидкость-пар растворов систем: 1- этилэтаноат- н-пропилэтаноат;
2- этилэтаноат- н-бутилэтаноат; этилэтаноат- н-пентилэтаноат при Т= 323К
Возрастание температуры раствора и молярной массы н-алкилэтаноата смещает фазовые равновесия систем, обогащая паровую фазу высококипящим компонентом, обладающим большей мольной теплотой испарения.
Список использованной литературы
1. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. (взамен ГОСТ 12.1.004-85).
2. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Изд. (апрель 2006 г.) с изм. № 1, принятым в апреле 2000 г. (ИУС 7-2000)
3. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е. М.Химия.1975.532 с.
4. Органикум. Практикум по органической химии. - М.: Мир,1979, Ч. 1, 2.
5. Сунцов Ю.К., Горюнов В.А., Чуйков А.М., Мещеряков А.В. // Журн. физ. химии. -2016. - Т. 90. - № 8. - С. 1209-1215.
