Реферат: Синтез циклогексанона
--PAGE_BREAK--Основная реакция<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
Побочная реакция
<img width=«163» height=«41» src=«ref-1_1530081252-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
1. Расчет расходных коэффициентов
Это параметры, характеризующие расход различных видов сырья на единицу полученной продукции. Различают теоретические и практические расходные коэффициенты. Теоретические расходные коэффициенты учитывают расход исходящего сырья с учетом стехиометрии реакции. Практические расходные коэффициенты учитывают селективность процесса, выход продукта, степень превращения (и рассчитываются на базе теоретических). Задание: Рассчитать теоретические и практические расходные коэффициенты для реагентов по основной реакции на 1 тонну целевого продукта.
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
Найдем молярные массы веществ участвующих в реакциях:
<img width=«148» height=«23» src=«ref-1_1530081982-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> <img width=«177» height=«24» src=«ref-1_1530082251-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">
<img width=«107» height=«23» src=«ref-1_1530082557-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> <img width=«127» height=«25» src=«ref-1_1530082774-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">
1.1 Рассчитаем теоретические расчетные расходные коэффициенты
<img width=«271» height=«45» src=«ref-1_1530083024-637.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"> <img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">
<img width=«272» height=«45» src=«ref-1_1530083753-630.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> <img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
1.2 Рассчитаем практические расходные коэффициенты для циклогексана
<img width=«285» height=«48» src=«ref-1_1530084475-671.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"><img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">
1.3 Рассчитаем практические расходные коэффициенты для циклогексана в смеси с бензолом
<img width=«297» height=«48» src=«ref-1_1530085238-651.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"><img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
1.4 Рассчитаем практические расходные коэффициенты для примеси (бензол)
<img width=«357» height=«27» src=«ref-1_1530085981-641.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"><img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
1.5 Исходя из мольного соотношения исходных реагентов, рассчитаем практические расходные коэффициенты для кислорода
<img width=«104» height=«27» src=«ref-1_1530086714-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
<img width=«221» height=«49» src=«ref-1_1530086968-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> <img width=«55» height=«15» src=«ref-1_1530087525-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
<img width=«145» height=«24» src=«ref-1_1530087655-279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047"> <img width=«55» height=«15» src=«ref-1_1530087525-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
<img width=«268» height=«27» src=«ref-1_1530088064-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> <img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
Рассчитаем практические расходные коэффициенты для кислорода в смеси с азотом:
<img width=«303» height=«43» src=«ref-1_1530088650-816.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"><img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">
Рассчитаем практические расходные коэффициенты для примеси (азот):
<img width=«359» height=«27» src=«ref-1_1530089558-635.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"><img width=«20» height=«15» src=«ref-1_1530083661-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">
Вывод:Таким образом, для получения 1 т циклогексанона необходимо взять 857,14 кг циклогексана и 326,53 кг кислорода, но с учетом состава вещества, а также технико-экономических показателей практические расходные коэффициенты составляют:
по циклогексану – 1177,86 кг
по кислороду – 3888,76 кг.
II
. Расчет материального баланса
Составление материального баланса – основное звено в оценке технико-экономической эффективности химического процесса.
На основании данных материального баланса определяют основные технико-экономические показатели, такие как выход, селективность, степень превращения, расходные коэффициенты. Данные материального баланса используются при составлении энергетического или теплового баланса, при термодинамических и кинетических расчетах, расчетах реакторов.
Материальный баланс химико-технологического процесса – это вещественное выражение закона сохранения вещества, левую часть которого составляет масса всех вступивших в реакцию веществ (приход), а правую – масса полученных продуктов (расход) и производственные потери.
2.1 Расчет теоретического материального баланса
Задание:
Рассчитать на основании вышеприведенных данных материальный баланс реакции получения циклогексанона:
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
Молярные массы веществ участвующих в реакциях:
<img width=«148» height=«23» src=«ref-1_1530081982-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> <img width=«177» height=«24» src=«ref-1_1530082251-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
<img width=«107» height=«23» src=«ref-1_1530082557-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> <img width=«127» height=«25» src=«ref-1_1530082774-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">
Рассчитаем количество циклогесканона в кмолях:
<img width=«183» height=«45» src=«ref-1_1530091676-447.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060"><img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530092123-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
Рассчитаем количество кмоль/час циклогексана, необходимого для получения 10,20 кмоль/час циклогексанона:
<img width=«219» height=«45» src=«ref-1_1530092305-467.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530092123-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">
Рассчитаем количество кмоль/час кислорода, необходимого для получения 10,20 кмоль/час циклогексанона:
<img width=«219» height=«45» src=«ref-1_1530092954-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530092123-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">
Рассчитаем количество образовавшейся воды:
<img width=«221» height=«47» src=«ref-1_1530093602-474.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530092123-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">
Результаты расчетов сводим в таблицу:
Таблица 2. Теоретический материальный баланс
Приход
Расход
вещество
<img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530092123-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">
% мольн.
<img width=«23» height=«41» src=«ref-1_1530094440-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">
% масс.
вещество
<img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530092123-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">
% мольн.
<img width=«23» height=«41» src=«ref-1_1530094440-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">
% масс.
С6Н12
10,20
50
856,8
72,4
С6Н10О
10,20
50
999,6
84,5
О2
10,20
50
326,4
27,6
Н2О
10,20
50
183,6
15,5
Итого:
20,40
100
1183,2
100
Итого:
20,40
100
1183,2
100
Вывод: Таким образом, в результате расчета установили, что при получении 1 тонны циклогексанона необходимо взять 856,8 кг циклогексана и 326,4 кг кислорода. При этом выделяется 183,6 кг воды.
2.2. Расчет практического материального баланса
Задание: Составить практический материальный баланс для получения циклогексанона:
Основная реакция
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">
Побочная реакция
<img width=«163» height=«41» src=«ref-1_1530081252-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">
Молярные массы веществ участвующих в реакциях:
– основная реакция
<img width=«148» height=«23» src=«ref-1_1530081982-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> <img width=«177» height=«24» src=«ref-1_1530082251-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">
<img width=«107» height=«23» src=«ref-1_1530082557-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076"> <img width=«127» height=«25» src=«ref-1_1530082774-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">
– побочная реакция – примеси
<img width=«152» height=«23» src=«ref-1_1530096642-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078"> <img width=«157» height=«25» src=«ref-1_1530096916-329.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">
<img width=«111» height=«23» src=«ref-1_1530097245-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080"> <img width=«112» height=«25» src=«ref-1_1530097467-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">
<img width=«188» height=«24» src=«ref-1_1530097728-320.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">
Переведем годовую производительность реактора, выраженную в единицах массового потока, в единицу мольного потока:
<img width=«136» height=«45» src=«ref-1_1530098048-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">
где П — массовая производительность реактора, т/год;
Gn— мольная производительность, <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">;
n — число дней работы реактора в году;
M — молекулярная масса целевого продукта – циклогексанона;
<img width=«188» height=«41» src=«ref-1_1530098636-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">
где 1000, 24, 60 – переводные коэффициенты.
Производительность с учетом технологического выхода продукта:
<img width=«173» height=«44» src=«ref-1_1530099322-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">
Рассчитаем приходную часть материального баланса
Количество циклогексана, требуемого для получения 0,216 <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> циклогексанона:
<img width=«216» height=«45» src=«ref-1_1530100165-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">
Количество циклогексана, требуемого для получения 0,216 <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092"> циклогексанона с учетом селективности:
<img width=«175» height=«47» src=«ref-1_1530101031-459.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">
Количество циклогексана, необходимого для получения циклогексанона с учетом степени превращения:
<img width=«164» height=«47» src=«ref-1_1530101692-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">
Количество циклогексана, пошедшее на побочную реакцию:
<img width=«257» height=«25» src=«ref-1_1530102323-412.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">
Количество непрореагировавшего циклогексана:
<img width=«240» height=«25» src=«ref-1_1530102937-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">
Количество циклогексана, с учетом состава прореагировавшей смеси:
<img width=«219» height=«45» src=«ref-1_1530103529-495.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">
Количество примесей, поступающих с оксидом углерода:
<img width=«233» height=«25» src=«ref-1_1530104182-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"><img width=«35» height=«44» src=«ref-1_1530104579-168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">
Количество кислорода, поступающего с циклогексаном, с учетом мольного соотношения:
<img width=«191» height=«25» src=«ref-1_1530104747-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">
Количество кислорода, с учетом состава:
<img width=«237» height=«45» src=«ref-1_1530105272-519.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">
Количество примесей, поступающих с кислородом:
<img width=«259» height=«25» src=«ref-1_1530105949-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109"> <img width=«35» height=«44» src=«ref-1_1530104579-168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">
Количество кислорода, пошедшее на основную реакцию:
<img width=«220» height=«45» src=«ref-1_1530106554-465.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">
Количество кислорода, пошедшее на побочную реакцию:
<img width=«228» height=«45» src=«ref-1_1530107221-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113"><img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">
Количество непрореагировавшего кислорода:
<img width=«356» height=«25» src=«ref-1_1530107917-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">
Рассчитаем расходную часть материального баланса
Количество циклогексанона, образовавшегося в ходе реакции:
<img width=«125» height=«25» src=«ref-1_1530108658-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">
Количество воды:
<img width=«221» height=«47» src=«ref-1_1530109110-473.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">
Количество циклогексанона, образовавшегося в ходе побочной реакции:
<img width=«225» height=«45» src=«ref-1_1530109785-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> <img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">
Результаты расчетов сводим в таблицу:
Таблица 3. Практический материальный баланс
Приход
Расход
Вещество
<img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">
%
мольн
<img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">
%
массов.
Вещество
<img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">
% мольн
<img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">
% массов.
С6Н12
0,26
8,54
21,84
21,15
С6Н10О
0,216
7,10
21,17
20,50
О2
0,52
17,08
16,64
16,11
Н2О
0,216
7,10
3,89
3,77
С6Н6
0,028
0,92
2,184
2,12
С6Н12О
0,004
0,13
0,4
0,39
N2
2,236
73,46
62,60
60,62
С6Н12 непр.
0,04
1,31
3,36
3,25
О2 непр.
0,302
9,93
9,66
9,355
С6Н6
0,028
0,92
2,184
2,115
N2
2,24
73,51
62,60
60,62
Итого:
3,044
100
103,264
100
Итого:
3,042
100
103,264
100
Вывод: Таким образом, в результате расчета практического материального баланса установили что для получения 21,17 <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127"> циклогексанона необходимо взять 21,84 <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> циклогексана и 16,64 <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530104024-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> кислорода. Это соотношение с учетом заданных технико-экономических показателей, а также состава исходного сырья и молярного соотношения исходных реагентов. Полученные данные будут далее использованы при расчете теплового баланса.
III
. Расчет теплового баланса
Цель теплового баланса – определение количества тепла, которое необходимо подвести (или отвести) из зоны реакции для поддержания постоянной температуры, т.е. определить тепловую нагрузку на реактор.
Тепловой баланс составляется для стадии синтеза при изотермическом режиме процесса.
Тепловой баланс рассчитывается по данным материального баланса с учетом тепловых эффектов (экзо- и эндотермических) химических реакций и фазовых превращений (испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, возгонка), происходящих в реакторе, подвода тепла с исходными реагентами и отвода тепла с продуктами реакции тепловых потерь.
Тепловой баланс составляется на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым: <img width=«204» height=«27» src=«ref-1_1530111674-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">. Левая часть уравнения составляет тепло всех входящих потоков в реактор, а правая – тепло выходящих потоков из реактора и энергетических потерь.
Задание:Рассчитать на основании данных материального баланса и вышеприведенных данных тепловой баланс реакции получения циклогексанона.
Дано:
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">
Таблица 4. Данные теплового баланса
Температура исходных компонентов
170є С
443 К
Температура продуктов реакции
360є С
633 К
Тепловые потери от прихода тепла
9%
0,08
Таблица 5. Данные материального баланса и термодинамические свойства веществ – участников реакции
Вещество
<img width=«17» height=«19» src=«ref-1_1530112568-95.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">
<img width=«57» height=«41» src=«ref-1_1530098434-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">
<img width=«43» height=«24» src=«ref-1_1530112865-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">
<img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530113011-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">
<img width=«39» height=«24» src=«ref-1_1530113227-140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">
<img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">
<img width=«53» height=«29» src=«ref-1_1530113602-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">
<img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">
Ср = f(Т)
а
в*103
c*106
c’*10-5
Приход
С6Н12
0,26
-123,1
298,2
106,3
51,72
598,8
-230,0
–
О2
0,52
205,04
29,37
31,46
3,39
–
-3,77
С6Н6
0,028
49,04
173,2
136,1
59,5
255,02
–
–
N2
2,236
191,489
29,12
27,88
4,27
–
–
Расход
С6Н10О
0,216
-198
296
–
3,08
565
300
–
Н2О
0,216
-241,81
188,72
33,61
30,00
10,71
–
0,33
С6Н12О
0,004
-294,97
–
244,2
-13,26
721,9
-408,9
–
С6Н12
0,04
-123,1
298,2
106,3
51,72
598,8
-230,0
–
О2
0,302
205,04
29,37
31,46
3,39
–
-3,77
С6Н6
0,028
49,04
173,2
136,1
59,5
255,02
–
–
N2
2,236
191,489
29,12
27,88
4,27
–
–
3.1 Рассчитаем приходную часть теплового баланса
Определим количество тепла, поступающее в реактор с исходными реагентами:
<img width=«92» height=«27» src=«ref-1_1530113993-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">
<img width=«101» height=«24» src=«ref-1_1530114299-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">
<img width=«173» height=«41» src=«ref-1_1530114517-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142"> <img width=«76» height=«45» src=«ref-1_1530114871-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">
где Срi– изобарные теплоемкости исходных реагентов;
Gi– мольный поток i-того реагента;
Тi– температура исходных реагентов;
а) рассчитаем для циклогексана:
<img width=«391» height=«27» src=«ref-1_1530115159-715.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">
<img width=«240» height=«25» src=«ref-1_1530116104-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">
б) рассчитаем для кислорода:
<img width=«324» height=«44» src=«ref-1_1530116817-676.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148"><img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">
<img width=«213» height=«25» src=«ref-1_1530117723-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">
в) рассчитаем для бензола:
<img width=«284» height=«27» src=«ref-1_1530118336-533.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">
<img width=«240» height=«25» src=«ref-1_1530119099-464.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">
г) рассчитаем для азота:
<img width=«269» height=«28» src=«ref-1_1530119769-503.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">
<img width=«231» height=«25» src=«ref-1_1530120502-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158"><img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">
<img width=«235» height=«27» src=«ref-1_1530121151-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">
<img width=«373» height=«24» src=«ref-1_1530121738-584.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"><img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">.
Определим количество тепла, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции:
<img width=«111» height=«25» src=«ref-1_1530122528-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">
<img width=«195» height=«28» src=«ref-1_1530122752-454.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">
<img width=«196» height=«28» src=«ref-1_1530123206-464.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">
<img width=«532» height=«41» src=«ref-1_1530123670-953.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">
<img width=«253» height=«27» src=«ref-1_1530124623-598.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">
<img width=«196» height=«27» src=«ref-1_1530125221-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">
<img width=«192» height=«27» src=«ref-1_1530125721-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">
<img width=«192» height=«27» src=«ref-1_1530126214-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">
<img width=«204» height=«27» src=«ref-1_1530126701-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">
а) для основной реакции:
<img width=«371» height=«27» src=«ref-1_1530127208-790.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">
<img width=«283» height=«25» src=«ref-1_1530127998-459.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">
<img width=«263» height=«21» src=«ref-1_1530128670-401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">
<img width=«343» height=«24» src=«ref-1_1530129071-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">
<img width=«219» height=«24» src=«ref-1_1530129607-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">
<img width=«211» height=«24» src=«ref-1_1530129986-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">
<img width=«624» height=«44» src=«ref-1_1530130349-1081.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179"><img width=«249» height=«41» src=«ref-1_1530131430-521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">
<img width=«299» height=«24» src=«ref-1_1530132142-514.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182"> <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530132656-178.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183"> или 67915,59<img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">
б) для побочной реакции:
<img width=«311» height=«41» src=«ref-1_1530133040-750.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">
<img width=«267» height=«41» src=«ref-1_1530133790-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">
<img width=«271» height=«41» src=«ref-1_1530134518-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">
<img width=«337» height=«41» src=«ref-1_1530135020-640.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">
<img width=«291» height=«41» src=«ref-1_1530135660-543.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">
<img width=«221» height=«41» src=«ref-1_1530136203-433.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">
<img width=«536» height=«44» src=«ref-1_1530136636-1061.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192"><img width=«272» height=«41» src=«ref-1_1530137697-554.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">
<img width=«289» height=«24» src=«ref-1_1530138442-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195"> <img width=«35» height=«41» src=«ref-1_1530132656-178.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> или 651,74<img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197">
Так как тепло поглощается во всех реакциях (основной и побочной), получаем:
<img width=«107» height=«24» src=«ref-1_1530139327-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">; <img width=«231» height=«23» src=«ref-1_1530139568-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">
Так как <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_1530140171-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">>0, то реакция экзотермическая и данное значение ставим в приход теплового баланса.
3.2 Рассчитаем расходную часть теплового баланса
Определим количество тепла, которое выходит из реактора с продуктами реакции:
<img width=«93» height=«27» src=«ref-1_1530140276-315.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">;
<img width=«109» height=«25» src=«ref-1_1530140591-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">;
где Срj– изобарные теплоемкости исходных реагентов;
Gj– мольный поток j-того реагента;
Тj– температура исходных реагентов.
а) рассчитаем для циклогексанона:
<img width=«379» height=«27» src=«ref-1_1530140825-706.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">
<img width=«259» height=«25» src=«ref-1_1530141761-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">
б) рассчитаем для воды:
<img width=«319» height=«44» src=«ref-1_1530142503-665.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">
<img width=«229» height=«25» src=«ref-1_1530143398-442.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">
в) рассчитаем для циклогексанола:
<img width=«426» height=«27» src=«ref-1_1530144046-760.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">
<img width=«240» height=«25» src=«ref-1_1530145036-516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">
г) рассчитаем для непрореагировавшего циклогексана:
<img width=«412» height=«27» src=«ref-1_1530145758-755.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">
<img width=«261» height=«25» src=«ref-1_1530146743-546.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">
д) рассчитаем для непрореагировавшего кислорода:
<img width=«352» height=«44» src=«ref-1_1530147495-723.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">
<img width=«249» height=«25» src=«ref-1_1530148448-472.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223">
е) рассчитаем для бензола:
<img width=«286» height=«27» src=«ref-1_1530149126-535.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225">
<img width=«239» height=«25» src=«ref-1_1530149891-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">
ж) рассчитаем для азота:
<img width=«267» height=«28» src=«ref-1_1530150566-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">
<img width=«231» height=«25» src=«ref-1_1530151304-442.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">
<img width=«433» height=«29» src=«ref-1_1530151952-969.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">
<img width=«512» height=«25» src=«ref-1_1530152921-777.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">
<img width=«92» height=«21» src=«ref-1_1530153698-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234"><img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235">
Определим количество тепла, расходуемое на нагревание исходных реагентов до температуры химической реакции:
<img width=«184» height=«27» src=«ref-1_1530154112-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">;
<img width=«169» height=«44» src=«ref-1_1530154572-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">
<img width=«223» height=«44» src=«ref-1_1530154920-486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238"> <img width=«17» height=«17» src=«ref-1_1530155406-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">
а) рассчитаем для циклогексана:
<img width=«392» height=«27» src=«ref-1_1530155502-719.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">
<img width=«260» height=«25» src=«ref-1_1530156451-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">
б) рассчитаем для кислорода:
<img width=«323» height=«44» src=«ref-1_1530157196-671.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">
<img width=«237» height=«25» src=«ref-1_1530158097-456.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247">
в) рассчитаем для бензола:
<img width=«284» height=«27» src=«ref-1_1530158759-535.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">
<img width=«264» height=«25» src=«ref-1_1530159524-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">
г) рассчитаем для азота:
<img width=«266» height=«28» src=«ref-1_1530160238-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530115874-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253">
<img width=«241» height=«25» src=«ref-1_1530160973-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">
<img width=«213» height=«25» src=«ref-1_1530161639-499.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256">
<img width=«436» height=«25» src=«ref-1_1530162138-705.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257"><img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258">.
Определим тепловые потери в ходе реакции:
<img width=«152» height=«25» src=«ref-1_1530163049-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259">
<img width=«349» height=«25» src=«ref-1_1530163336-577.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">
<img width=«251» height=«25» src=«ref-1_1530164119-449.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">.
Определим тепловую нагрузку на реактор:
<img width=«124» height=«25» src=«ref-1_1530164774-247.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">
<img width=«213» height=«27» src=«ref-1_1530165021-528.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">
<img width=«401» height=«25» src=«ref-1_1530165549-641.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">
<img width=«291» height=«23» src=«ref-1_1530166396-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">
Так как QF> 0, тепло надо нужно подводить, это значение ставиться в приход теплового баланса.
Полученные данные сводим в таблицу теплового баланса:
продолжение
--PAGE_BREAK--Таблица 6. Тепловой баланс
Приход
Расход
Тепловой поток
<img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">
%
Тепловой поток
<img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271">
%
<img width=«39» height=«27» src=«ref-1_1530167497-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">
70089,98
39,40
<img width=«41» height=«27» src=«ref-1_1530167724-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">
133202,082
74,88
<img width=«41» height=«27» src=«ref-1_1530167960-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">
68567,33
22,05
<img width=«56» height=«27» src=«ref-1_1530168192-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">
32208,3592
18,10
<img width=«23» height=«23» src=«ref-1_1530168457-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276">
39232,2891
38,55
<img width=«41» height=«25» src=«ref-1_1530168566-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">
12479,1579
7,02
Итого:
177889,5991
100
Итого:
177889,5991
100
Определим поверхность теплообмена:
<img width=«100» height=«48» src=«ref-1_1530168710-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278"> <img width=«31» height=«24» src=«ref-1_1530169033-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279">
<img width=«212» height=«47» src=«ref-1_1530169172-574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280"> <img width=«31» height=«24» src=«ref-1_1530169033-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">
Вывод: Таким образом, в результате проведенного расчета теплового баланса установили что данная реакция экзотермическая (т.к. <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_1530140171-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282">>0) идет с выделением тепла. Для поддержания заданной температуры тепло необходимо подводить в количестве QF=39232,2891 <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530116611-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">. Процент подводимого тепла невысокий, значит мы можем предположить что температура для данного процесса выбрана оптимальная.
Проведя расчеты теплового баланса также мы определили количество тепла, расходуемое на нагревание исходных реагентов до температуры реакции <img width=«156» height=«27» src=«ref-1_1530170196-330.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284"> <img width=«36» height=«41» src=«ref-1_1530170526-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285">; количество тепла на входе в реактор <img width=«123» height=«25» src=«ref-1_1530170705-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286"> <img width=«36» height=«41» src=«ref-1_1530170526-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">; количество тепла на выходе из реактора <img width=«140» height=«27» src=«ref-1_1530171151-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288"> <img width=«36» height=«41» src=«ref-1_1530170526-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">; тепловые потери <img width=«163» height=«27» src=«ref-1_1530171628-334.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290"> <img width=«36» height=«41» src=«ref-1_1530170526-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291">; поверхность теплообмена <img width=«68» height=«21» src=«ref-1_1530172141-161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292"> <img width=«23» height=«21» src=«ref-1_1530172302-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">.
IV
. Термодинамический анализ основной реакции
При проектировании технологических процессов важное место занимают термодинамические расчеты химических реакций.
Цель термодинамического анализа заключается в определении принципиальной возможности проведения химической реакции в данных условиях, в выборе условий проведения процесса.
Задание:
Для основной реакции необходимо рассчитать константу равновесия по термодинамическим данным (тепловой эффект реакции, изменение энтропии, свободную энергию Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)).
Дано:
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">
Таблица 7. Термодинамические свойства веществ – участников реакции
Вещество
<img width=«43» height=«24» src=«ref-1_1530112865-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295">
<img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530113011-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">
<img width=«39» height=«24» src=«ref-1_1530113227-140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">
<img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">
<img width=«53» height=«29» src=«ref-1_1530113602-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299">
<img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300">
Ср = f(Т)
а
в*103
c*106
c’*10-5
С6Н12
-123,1
298,2
106,3
51,72
598,8
-230,0
–
О2
205,04
29,37
31,46
3,39
–
-3,77
С6Н10О
-198
296
–
3,08
565
300
–
Н2О
-241,81
188,72
33,61
30,00
10,71
–
0,33
Таблица 8. Данные термодинамического расчета
Т, єС
40
90
140
190
240
290
340
390
440
490
540
К
313
363
413
463
513
563
613
663
713
763
813
Рассчитаем тепловой эффект реакции при атмосферном давлении в заданном температурном интервале.
<img width=«532» height=«41» src=«ref-1_1530123670-953.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301">
<img width=«253» height=«27» src=«ref-1_1530124623-598.coolpic» v:shapes="_x0000_i1302">
<img width=«196» height=«27» src=«ref-1_1530125221-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303">
<img width=«192» height=«27» src=«ref-1_1530125721-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">
<img width=«192» height=«27» src=«ref-1_1530126214-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305">
<img width=«204» height=«27» src=«ref-1_1530126701-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306">
<img width=«281» height=«25» src=«ref-1_1530177423-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1307"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1308">
<img width=«263» height=«21» src=«ref-1_1530128670-401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1309">
<img width=«337» height=«24» src=«ref-1_1530178472-524.coolpic» v:shapes="_x0000_i1310">
<img width=«219» height=«24» src=«ref-1_1530129607-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1311">
<img width=«211» height=«24» src=«ref-1_1530129986-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1312">
<img width=«559» height=«44» src=«ref-1_1530179738-1011.coolpic» v:shapes="_x0000_i1313"><img width=«256» height=«41» src=«ref-1_1530180749-525.coolpic» v:shapes="_x0000_i1314"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1315">
<img width=«565» height=«44» src=«ref-1_1530181465-1027.coolpic» v:shapes="_x0000_i1316"><img width=«257» height=«41» src=«ref-1_1530182492-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1317"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1318">
<img width=«567» height=«44» src=«ref-1_1530183213-1025.coolpic» v:shapes="_x0000_i1319"><img width=«249» height=«41» src=«ref-1_1530184238-512.coolpic» v:shapes="_x0000_i1320"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1321">
<img width=«573» height=«44» src=«ref-1_1530184941-1040.coolpic» v:shapes="_x0000_i1322"><img width=«257» height=«41» src=«ref-1_1530185981-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1323"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1324">
<img width=«559» height=«44» src=«ref-1_1530186702-1011.coolpic» v:shapes="_x0000_i1325">
<img width=«257» height=«41» src=«ref-1_1530187713-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1326"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1327">
<img width=«572» height=«44» src=«ref-1_1530188434-1032.coolpic» v:shapes="_x0000_i1328">
<img width=«249» height=«41» src=«ref-1_1530189466-521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1329"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1330">
<img width=«573» height=«44» src=«ref-1_1530190178-1032.coolpic» v:shapes="_x0000_i1331"><img width=«257» height=«41» src=«ref-1_1530191210-537.coolpic» v:shapes="_x0000_i1332"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1333">
<img width=«573» height=«44» src=«ref-1_1530191938-1038.coolpic» v:shapes="_x0000_i1334"><img width=«249» height=«41» src=«ref-1_1530192976-523.coolpic» v:shapes="_x0000_i1335"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1336">
<img width=«567» height=«44» src=«ref-1_1530193690-1027.coolpic» v:shapes="_x0000_i1337">
<img width=«249» height=«41» src=«ref-1_1530194717-516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1338"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1339">
<img width=«567» height=«44» src=«ref-1_1530195424-1031.coolpic» v:shapes="_x0000_i1340">
<img width=«256» height=«41» src=«ref-1_1530196455-531.coolpic» v:shapes="_x0000_i1341"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1342">
<img width=«564» height=«44» src=«ref-1_1530197177-1023.coolpic» v:shapes="_x0000_i1343"><img width=«255» height=«41» src=«ref-1_1530198200-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1344"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1345">
Рассчитаем изменение энтропии при атмосферном давлении в заданном температурном интервале:
<img width=«512» height=«41» src=«ref-1_1530198921-947.coolpic» v:shapes="_x0000_i1346">
<img width=«241» height=«27» src=«ref-1_1530199868-581.coolpic» v:shapes="_x0000_i1347">
<img width=«325» height=«24» src=«ref-1_1530200449-521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1348"><img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1349">
<img width=«533» height=«44» src=«ref-1_1530201205-956.coolpic» v:shapes="_x0000_i1350">
<img width=«225» height=«44» src=«ref-1_1530202161-488.coolpic» v:shapes="_x0000_i1351"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1352">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530202884-960.coolpic» v:shapes="_x0000_i1353">
<img width=«224» height=«44» src=«ref-1_1530203844-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1354"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1355">
<img width=«536» height=«44» src=«ref-1_1530204571-955.coolpic» v:shapes="_x0000_i1356">
<img width=«227» height=«44» src=«ref-1_1530205526-491.coolpic» v:shapes="_x0000_i1357"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1358">
<img width=«536» height=«44» src=«ref-1_1530206252-973.coolpic» v:shapes="_x0000_i1359">
<img width=«225» height=«44» src=«ref-1_1530207225-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1360"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1361">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530207954-950.coolpic» v:shapes="_x0000_i1362">
<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_1530208904-479.coolpic» v:shapes="_x0000_i1363"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1364">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530209618-961.coolpic» v:shapes="_x0000_i1365">
<img width=«208» height=«44» src=«ref-1_1530210579-473.coolpic» v:shapes="_x0000_i1366"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1367">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530211287-958.coolpic» v:shapes="_x0000_i1368">
<img width=«215» height=«44» src=«ref-1_1530212245-486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1369"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1370">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530212966-958.coolpic» v:shapes="_x0000_i1371">
<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_1530213924-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1372"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1373">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530214652-947.coolpic» v:shapes="_x0000_i1374">
<img width=«216» height=«44» src=«ref-1_1530215599-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1375"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1376">
<img width=«535» height=«44» src=«ref-1_1530216321-961.coolpic» v:shapes="_x0000_i1377">
<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_1530217282-485.coolpic» v:shapes="_x0000_i1378"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1379">
<img width=«533» height=«44» src=«ref-1_1530218002-960.coolpic» v:shapes="_x0000_i1380">
<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_1530218962-488.coolpic» v:shapes="_x0000_i1381"> <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_1530113367-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1382">
Рассчитаем изменение изобарно-изотермического потенциала (энергии Гиббса) в заданном температурном интервале:
<img width=«164» height=«24» src=«ref-1_1530219685-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1383">
<img width=«357» height=«24» src=«ref-1_1530219966-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1384"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1385">
<img width=«356» height=«24» src=«ref-1_1530220699-550.coolpic» v:shapes="_x0000_i1386"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1387">
<img width=«341» height=«24» src=«ref-1_1530221440-524.coolpic» v:shapes="_x0000_i1388"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1389">
<img width=«357» height=«24» src=«ref-1_1530222155-549.coolpic» v:shapes="_x0000_i1390"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1391">
<img width=«352» height=«24» src=«ref-1_1530222895-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1392"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1393">
<img width=«315» height=«24» src=«ref-1_1530223631-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1394"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1395">
<img width=«337» height=«24» src=«ref-1_1530224320-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1396"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1397">
<img width=«323» height=«24» src=«ref-1_1530225041-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1398"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1399">
<img width=«323» height=«24» src=«ref-1_1530225737-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1400"><img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1401">
<img width=«339» height=«24» src=«ref-1_1530226433-511.coolpic» v:shapes="_x0000_i1402"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1403">
<img width=«336» height=«24» src=«ref-1_1530227135-524.coolpic» v:shapes="_x0000_i1404"> <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_1530131951-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1405">
Рассчитаем логарифм константы равновесия в заданном температурном интервале используя уравнение изотермы Вант-Гоффа:
<img width=«140» height=«24» src=«ref-1_1530227850-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1406">
<img width=«105» height=«43» src=«ref-1_1530228105-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1407">
--PAGE_BREAK--Основная реакция
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1490">
Побочная реакция
<img width=«163» height=«41» src=«ref-1_1530081252-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1491">
6.1 Определим теплоты сгорания веществ находящихся в газообразном состоянии по уравнению Коновалова
<img width=«221» height=«25» src=«ref-1_1530269271-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1492"><img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1493">
а) для С6Н12
<img width=«196» height=«24» src=«ref-1_1530269863-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1494">
n=18
m=6
x=0 <img width=«52» height=«17» src=«ref-1_1530270216-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1495">
<img width=«279» height=«25» src=«ref-1_1530270426-453.coolpic» v:shapes="_x0000_i1496"><img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1497"> или <img width=«115» height=«25» src=«ref-1_1530271092-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1498"><img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1499">
б) для С6Н10О
<img width=«205» height=«24» src=«ref-1_1530271532-367.coolpic» v:shapes="_x0000_i1500">
n=16
m=5
x=50,2 <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1501">
<img width=«311» height=«25» src=«ref-1_1530272112-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1502"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1503"> или <img width=«115» height=«25» src=«ref-1_1530272819-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1504"><img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1505">
в) для С6Н12О
<img width=«205» height=«24» src=«ref-1_1530273254-365.coolpic» v:shapes="_x0000_i1506">
n=18
m=6
x=50,2 <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1507">
<img width=«311» height=«25» src=«ref-1_1530273832-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1508"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1509"> или <img width=«115» height=«25» src=«ref-1_1530274545-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1510"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1511">
г) для С6Н6
<img width=«203» height=«24» src=«ref-1_1530274977-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1512">
n=15
m=3
x=100,41 <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1513">
<img width=«329» height=«25» src=«ref-1_1530275548-525.coolpic» v:shapes="_x0000_i1514"> <img width=«52» height=«41» src=«ref-1_1530128457-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1515"> или <img width=«115» height=«25» src=«ref-1_1530276286-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1516"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1517">
Результаты расчетов сводим в таблицу:
Таблица 11. Результаты расчета теплот сгорания по Коновалову
Вещество
<img width=«109» height=«27» src=«ref-1_1530276720-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1518">
<img width=«48» height=«28» src=«ref-1_1530276941-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1519">
<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1530277179-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1520">
С6Н12
-944,79
-943,06
0,2
С6Н10О
-846,75
С6Н12О
-890,70
-955,07
7
С6Н6
-789,08
-788,66
0,05
<img width=«184» height=«55» src=«ref-1_1530277270-593.coolpic» v:shapes="_x0000_i1521">
<img width=«235» height=«48» src=«ref-1_1530277863-616.coolpic» v:shapes="_x0000_i1522">
<img width=«217» height=«48» src=«ref-1_1530278479-570.coolpic» v:shapes="_x0000_i1523">
<img width=«245» height=«48» src=«ref-1_1530279049-630.coolpic» v:shapes="_x0000_i1524">
6.2 Определим теплоты сгорания веществ находящихся в жидком состоянии по уравнению Караша
<img width=«273» height=«45» src=«ref-1_1530279679-650.coolpic» v:shapes="_x0000_i1525"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1526">
а) для С6Н12
<img width=«196» height=«24» src=«ref-1_1530269863-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1527">
С=6
Н=12
Р=0
<img width=«261» height=«25» src=«ref-1_1530280876-423.coolpic» v:shapes="_x0000_i1528"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1529">
б) для С6Н10О
<img width=«205» height=«24» src=«ref-1_1530271532-367.coolpic» v:shapes="_x0000_i1530">
С=6
Н=10
Р=1
<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1530277179-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1531">= – 6,5
<img width=«299» height=«25» src=«ref-1_1530281951-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1532"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1533">
в) для С6Н12О
<img width=«205» height=«24» src=«ref-1_1530273254-365.coolpic» v:shapes="_x0000_i1534">
С=6
Н=12
Р=1
<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1530277179-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1535">= – 13
<img width=«295» height=«25» src=«ref-1_1530283071-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1536"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1537">
г) для С6Н6
<img width=«203» height=«24» src=«ref-1_1530274977-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1538">
С=6
Н=6
Р=0
<img width=«253» height=«25» src=«ref-1_1530284084-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1539"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1540">
Результаты расчетов сводим в таблицу:
Таблица 12. Результаты расчета теплот сгорания по Карашу
Вещество
<img width=«109» height=«27» src=«ref-1_1530276720-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1541">
<img width=«48» height=«28» src=«ref-1_1530276941-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1542">
<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1530277179-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1543">
С6Н12
-944,79
-937,80
0,7
С6Н10О
-866,15
С6Н12О
-890,70
-924,75
3,8
С6Н6
-789,08
-781,50
0,9
<img width=«184» height=«55» src=«ref-1_1530277270-593.coolpic» v:shapes="_x0000_i1544">
<img width=«232» height=«38» src=«ref-1_1530285829-496.coolpic» v:shapes="_x0000_i1545">
<img width=«223» height=«44» src=«ref-1_1530286325-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1546">
<img width=«224» height=«44» src=«ref-1_1530286834-524.coolpic» v:shapes="_x0000_i1547">
6.3 Определение теплоты образования веществ при стандартных условиях в газообразном состоянии по энергиям связи
<img width=«292» height=«45» src=«ref-1_1530287358-985.coolpic» v:shapes="_x0000_i1548"> <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1549">
Q
воз (С)=125 <img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1550">
а) для С6Н12
<img width=«127» height=«24» src=«ref-1_1530288731-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1551">
<img width=«573» height=«25» src=«ref-1_1530288985-830.coolpic» v:shapes="_x0000_i1552"><img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1553">
б) для С6Н10О
<img width=«183» height=«41» src=«ref-1_1530290009-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1554">
<img width=«444» height=«41» src=«ref-1_1530290411-760.coolpic» v:shapes="_x0000_i1555"><img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1556">
в) для С6Н12О
<img width=«184» height=«41» src=«ref-1_1530291365-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1557">
<img width=«429» height=«41» src=«ref-1_1530291775-754.coolpic» v:shapes="_x0000_i1558"><img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1559">
г) для С6Н6
<img width=«123» height=«24» src=«ref-1_1530292723-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1560">
<img width=«345» height=«25» src=«ref-1_1530292969-527.coolpic» v:shapes="_x0000_i1561"><img width=«47» height=«41» src=«ref-1_1530271338-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1562">
Результаты расчетов сводим в таблицу:
Таблица 13. Результаты расчета теплот образования по энергиям связи
Вещество
<img width=«49» height=«28» src=«ref-1_1530293690-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1563">
<img width=«48» height=«28» src=«ref-1_1530276941-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1564">
<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1530277179-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1565">
С6Н12
-29,43
-34,8
18
С6Н10О
-63,815
С6Н12О
-83,45
34,785
141
С6Н6
-19,82
54
172
<img width=«205» height=«48» src=«ref-1_1530294261-550.coolpic» v:shapes="_x0000_i1566">
<img width=«229» height=«48» src=«ref-1_1530294811-584.coolpic» v:shapes="_x0000_i1567">
<img width=«191» height=«48» src=«ref-1_1530295395-516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1568">
Вывод:Таким образом, в ходе проведенных расчетов установили что из проведенных методов более точным методом расчета теплот сгорания является определение теплот сгорания веществ находящихся в газообразном состоянии по уравнению Коновалова.
Так как в данном методе для молекул имеющих несколько связей одного и того же типов все связи считать равнозначными, и определенные таким образом величины энергии связи представляют собой некоторые средние значения и не соответствуют величинам энергий, которые необходимо затратить на то чтобы оторвать от молекулы данный атом.
VII
. Кинетически расчет
Кинетическими уравнениями обычно называют уравнения, выражающие зависимость скорости реакции от различных макроскопических параметров системы. Кинетические уравнения реакций, протекающих в изобарно-изотермических условиях, содержат лишь концентрации компонентов системы и некоторые константы – константы скорости и порядки реакции относительно отдельных компонентов системы.
Для элементарных реакций порядок обычно совпадает с молекулярностью. Молекулярность реакции равна числу молекул соответствующего исходного компонента, участвующему в элементарном акте химического взаимодействия.
Упорядоченная совокупность элементарных актов химической и физической природы некоторой химической реакции составляет механизм химической реакции, или кинетическую модель процесса. Исследование механизма химических реакций в существенной мере основано на детальном исследовании кинетики реакций.
Задание:Определить порядок реакции аналитическим и графическим методами, величину энергии активации графически-аналитическим методом и составить полное кинетическое уравнение.
Дано:
<img width=«195» height=«24» src=«ref-1_1530080903-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1569">
Таблица 15. Исходные данные
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1530296260-85.coolpic» v:shapes="_x0000_i1570">
0,52
1,10
1,73
2,44
3,24
4,16
5,23
6,52
8,16
СА,0
0,1
0,091
0,083
0,075
0,067
0,059
0,051
0,043
0,035
0,027
Таблица 16. Исходные данные
Температура, К
713
753
793
833
Константа, с-1
3,17.10-2
6,73.10-2
0,132
0,243
7.1 Определении порядка реакции и энергии активации
Порядок реакции, определяемый аналитическим методом.
<img width=«93» height=«41» src=«ref-1_1530296345-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1571">
--PAGE_BREAK--