Індивідуальна самостійна робота

1. Розрахувати практичний склад вологого і сухого конвертованого газу (м³, %) для значень температури Т2=Т, Т1=Т-15: знайдені рівноважні значення відповідають практичним.

2. Розробити алгоритм і програму розрахунку автотермічної паро-вуглекислотно-кисневої конверсії метану при співвідношенні реагентів CH₄:H₂O: О₂:СО₂ =1:0,7:0,6:0,3. Тиск процесу, атм: Р – 1 і 10. Температура конверсії, К: Т – 1100. В таблиці і в системі двох рівнянь (функціонал f не задається) врахувати необоротну реакцію H₂ + 0,5О₂ ↔ H₂О. Розрахувати функціонал f. Порівняти результати з даними монографії [3, с.35]

Контрольні питання

Необхідність і фізико-хімічні основи паровуглекислотної конверсії природного газу. Аналіз отриманого значення y - ступеня перетворення СО за реакцією (2). Конструкція реактору. Теплобмін в реакторі. Каталізатори.

Література

1. Технология синтетического метанола /Под ред. проф. М. М. Караваева. М.: Химия, 1984 – 240 с.

2. Концевой, А.Л. Універсальний алгоритм і програма розрахунку процесів конверсії вуглеводнів / А.Л. Концевой, Н.А. Кулініч, С.А. Концевой // Вестник НТУ «ХПИ», №22, 2009, с. 65 – 72.

3. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов. /Под ред. А.Г. Лейбуш. М.: Химия, 1971 –

288 с.

Розділ 25. Розрахунок вуглекислотної рівноваги у водних розчинах

Природна рівновага між різними формами вугільної кислоти сумарно відображається рівнянням [1]:

Вуглекислотна рівновага за стадіями описується наступними рівняннями та відповідними константами рівноваги [2]:

(1)

(2)

(3)

Розмірність концентрацій іонів в рівняннях (1 - 3) виражено у моль/дм³. Вираз для суми концентрацій іонів [Sum]:

.

Після ділення обох частин рівняння на [Sum] отримуємо:

. (4)

В останньому рівнянні [ ]* - відносна концентрація відповідного іону. У рівняннях (2) і (3) співвідношення концентрацій іонів та(розмірність концентрації моль/дм³) дорівнює співвідношенню відносних концентрацій відповідних іонів (розмірність концентрації молярна частка). Таким чином надалі визначаються значення відносних концентрацій (розмірність у частках, при виводі графіку – у %). В подальших розрахунках для спрощення індекс * опущено.

З рівняння (2) рівноважна концентрація НСО₃^-:

. (5)

З рівняння (3) рівноважна концентрація СО₃^2-:

. (6)

Підставимо вираз (5) у вираз (6):

. (7)

Підставимо вирази (5) та (7) у рівняння (4):

,

.

Звідси:

. (8)

Концентрація йонів водню у воді:

. (9)

Залежність йонного добутку води, першої та другої констант дисоціації вугільної кислоти від температури виражається наступними рівняннями:

. .

Алгоритм визначення відносних рівноважних концентрацій (частки або %) СО₂, НСО₃^-, СО₃^2- полягає в покрокових розрахунках за рівняннями (9), (8), (5) та (7). Можливий варіант: (9), (8), (5) та (6).

Мета роботи: визначення рівноважних вмістів різних форм вугільної кислоти у водному розчині в залежності від рН розчину в середовищі MathCad.

Вихідні дані

Температура, ºС: t := 25. Значення водневого показника змінюється в диапазоні від 4 до –log(Kw), крок зміни водневого показника 0.1.