Парожидкостное равновесие

1. Подготовка системы

1. Вентиляция системы VLE осуществляется с помощью 3-ходового клапана вентиляции/управления, установленного на раме аппарата, и (при необходимости) путем слива жидкости из системы в отработанную колбу.
2. Снимите пробирки с образцами и замените их чистыми пробирками (при необходимости). Жидкость не будет полностью вытекать из системы.
3. Для первого запуска экспериментов наполните через входной клапан смесью, состоящей примерно из 50% метанола, 30% изопропанола и 20% воды. На второй неделе долейте примерно 25% метанола, 45% изопропанола и 30% воды. На третьей неделе доливайте любую жидкость, которую вам нужно повторить. Общая емкость для жидкости составляет примерно 130 см³.
4. Наполните жидкостью чуть ниже места, где насос Cottrell пересекается с вакуумной рубашкой. Слишком малое количество жидкости приведет к тому, что системе потребуется очень высокая скорость кипения, чтобы получить достаточное количество жидкости для «плевка» (когда жидкость лопается при интенсивном кипячении).
5. Используйте стакан и налейте жидкость в отверстие для добавления в верхней части камеры равновесия. Закройте порт.
6. Проверьте атмосферное давление с помощью ртутного манометра на стене. Отрегулируйте «ноль» на цифровом манометре в соответствие (при необходимости).
7. Переключите трехходовой выпускной клапан в положение «Управление» и запустите вакуумный насос и регулятор давления.
8. Откройте дроссельную заслонку на регуляторе давления на несколько оборотов и наблюдайте за быстрым падением давления. Следите за давлением на цифровом манометре.
9. Установите уставку управляющего давления на регуляторе давления для получения ~ 700 мм рт.ст. Прислушивайтесь к щелчку регулирующего клапана. Как только контрольная точка будет достигнута, шум от вакуумного насоса будет слышен совсем иначе.
10. В этот момент, когда дроссельная заслонка открыта на несколько оборотов, каждый раз, когда регулирующий клапан открывается, в вакуумный насос попадает слишком много воздуха, и давление падает ниже 700 мм, прежде чем медленно восстановиться. Полностью закройте дроссельную заслонку, затем откройте ее примерно на 1/2 оборота.
11. Подождите, пока регулирующий клапан снова начнет щелкать, затем закройте дроссельную заслонку с небольшим шагом, пока давление не станет колебаться всего ~0,5 мм рт.ст. или менее при открытом клапане. При необходимости внесите незначительные корректировки в контрольную точку или клапан утечки, чтобы поддерживать температуру, близкую к 700 мм рт.ст.
12. Как только концентрация смеси окажется в пределах ±10 мм рт.ст. от 700 мм рт.ст., включите питание нагревателя, питание нагревательной мантии, конденсаторную воду и магнитную мешалку. Попробуйте 25-30% мощности нагревателя и 1,5-2 оборота мощности мантии для запуска. Аппарату потребуется 20 минут или меньше, чтобы приблизиться к равновесию. Продолжайте регулировать давление в течение этого времени.

2. Запуск эксперимента

1. После закипания насос Коттрелла начнет выплевывать жидкость, и можно увидеть, как жидкость капает обратно в камеру кипения. Конденсировавшемуся пару потребуется больше времени для появления. Когда равновесие достигнуто, экспериментаторы должны увидеть устойчивые капли конденсированного пара (2 - 3 капли/с) и возвращаемой жидкости (2 - 3 капли/с). Температура должна быть стабильной на уровне ± 0,03 ºC, а давление должно быть стабильным на уровне 700,0 ± 0,5 мм рт.ст. Когда эти условия установлены в течение по крайней мере 2 мин (или около того), равновесие достигается.
2. Откройте магнитные клапаны (помеченные на контроллере «1» и «2») 4 или 5 раз на время, достаточное для того, чтобы собрать около 0,5 см³} жидкости в каждой пробирке с образцом, и закройте пробирки. Если клапан не реагирует на свою кнопку, попробуйте выключить и включить выключатель питания контроллера. Этот первый образец будет использован для промывки трубок и системы доставки и будет утилизирован. При промывке любое оставшееся химическое вещество на боковых сторонах пробирок заменяется тем же химическим веществом, которое отбирается, поэтому это не повлияет на состав теста.
3. На мгновение отключите питание нагревателя, подождите 30 с, пока кипение спадет, затем проветрите систему с помощью 3-ходового клапана вентиляции/управления. Извлеките пробирки с образцами, покрутите несколько раз, затем высыпьте их в контейнер для отходов.
4. Установите на место пробирки с образцами в системе, поверните вентиляционный клапан обратно в положение «контроль», снова включите питание нагревателя и дождитесь восстановления равновесия. Это займет всего несколько минут, если аппарат не охлаждается. Небольшая разница в температуре может наблюдаться при восстановлении равновесия. Это может быть связано с небольшим нарушением общего состава из-за отбора проб.
5. Как только равновесие будет восстановлено, возьмите две новые пробы. Подготовьте два флакона с маркировкой и новыми перегородками.
6. После повторного взятия ~0,5 см³ образцов в каждую пробирку, выключите нагреватель, проветрите систему, снимите пробирки с образцами и разлейте их по флаконам. Закройте флаконы крышками и при необходимости замените пробирки с образцами чистыми пробирками.
7. Анализируя образцы, подготовьте новый образец. Слейте ~15 см³ жидкости в стакан или колбу. Добавьте ~20 см³ чистого метанола или 50/50 метанола/изопропанола через порт для образца. Это придаст новую общую композицию.
8. Убедитесь, что пробирки с образцами полностью пусты, затем закройте систему, переключите вентиляционный клапан в положение «контроль» и снова включите нагреватель. Если действовать быстро, равновесие будет быстро восстановлено. Обратите внимание, что должна быть разница температур с предыдущим образцом.
9. Повторите процедуру балансировки и отбора проб, как и раньше, не забывая взять одну пробу для промывки, а затем взять последнюю пробу. Продолжите эксперименты, добавив компоненты. Двенадцати точек данных достаточно для определения коэффициентов активности и (грубо) коэффициентов бинарного взаимодействия.

3. Выключение системы

1. Выключите обогреватели. Когда аппарат начнет остывать, выключите мешалку и конденсаторную воду.
2. Вернуть систему к атмосферному давлению; Установите контроллер >1020 мбар, закройте дроссельную заслонку, установите трехходовой клапан на вентиляцию и откройте клапан на баке.
3. Как только атмосферное давление будет достигнуто, выключите насос. Слейте жидкость из резервуара до тех пор, пока она не достигнет уровня клапана, но оставьте остальную жидкость в резервуаре. Закройте 3-ходовой клапан.

4. Анализ

1. Используя нелинейную регрессию и стандартную сумму квадратов остатков целевой функции, используйте коэффициенты активности, вычисленные из исходных данных, для регрессии 6 констант для троичного уравнения Вильсона (ниже) для этой системы. Оценка качества аппроксимации с помощью графических методов и вычисления среднего процента относительных отклонений (APRD), которые представляют собой средние ошибки аппроксимации x 100.
   
2. Сходитесь к истинным оптимальным значениям из нескольких различных направлений в пространстве параметров отклика, используя факториальный метод для начальных предположений. Вычислите точность измерений GC путем достаточного количества репликации одного образца GC для определения относительной точности в соответствии с t-статистикой, и используйте точность для определения того, следует ли принять/отклонить конкретное измерение GC с помощью соответствующей проверки гипотез.
3. Сравните относительную точность измерения GC с APRD и обсудите. Также сообщайте об абсолютной точности манометров давления и температуры - определяйте их один раз в день.