- •1 Влияние температуры 300, 350, 400 к при давлении 0,1 мПа
- •1.1 Расчет изменения энергии Гиббса
- •1.1.1 Расчёт энергий Гиббса процесса гидратации пентена-1 при температуре 300 к
- •1.1.2 Расчёт энергий Гиббса процесса гидратации пентена-1 при температуре 350 к
- •1.1.3 Расчёт энергий Гиббса процесса гидратации пентена-1 при температуре 400 к
- •1.2 Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1
- •1.4.1 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов в смеси при температуре 300 к
- •1.4.2 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов в смеси при температуре 350 к
- •1.4.3 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов в смеси при температуре 400 к
- •3 Расчет селективности по «в» и «с»
- •5 Материальный баланс процесса получения 5 т н-пентанола в лучших условиях
- •6 Расходный коэффициент «а» в т/1 т смеси изомеров
- •Заключение
- •Список использованных источников
Введение
Термодинамика изучает переходы энергии из одной формы в другую, от одной части системы к другой, энергетические эффекты, сопровождающие химические или физические процессы в зависимости от их протекания, возможность, направление и самопроизвольность протекания процесса в данных условиях.
Термодинамика базируется на двух принципах. Первый связан с законом сохранения энергии. Он устанавливает связь между количеством теплоты, полученной или выделенной в процессе количеством произведённой или полученной работы и изменением внутренней энергии. Второй закон позволяет в общей форме определить возможность, направление и предел самопроизвольного протекания различных процессов, а также состояние равновесия и зависимость его от внешних условий. Таким образом, можно выбрать условия протекания процесса в нужном направлении и с необходимой степенью превращения.
Состояние системы характеризуется совокупностью её физических и химических свойств. Термодинамическими параметрами состояния системы являются любые величины, служащие для характеристики состояния системы: температура, объём, давление, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса, теплоемкость.
Любая система стремится к равновесию, так как это термодинамически устойчивое состояние.
Рассчитав энтальпию процесса, можем судить о том, с поглощением или выделением тепла протекает данная реакция. Но по изменению энтальпии нельзя судить о самопроизвольности протекания процесса. Для определения направления процесса необходим расчёт энтропии или энергии Гиббса. Затем, определив энергию Гиббса, можем рассчитать константу равновесия процесса и степень превращения исходных веществ.
1 Влияние температуры 300, 350, 400 к при давлении 0,1 мПа
1.1 Расчет изменения энергии Гиббса
Расчет изменения энергии Гиббса осуществляется по закону Гесса [1]:
∆Gºхр = ∑ νi · ∆Gºi прод. р. - ∑ νi · ∆Gºi исх. вещ. , (1.1)
где ∆Gºхр – энергия Гиббса химической реакции, ккал/моль;
νi – стехиометрический коэффициент i – го компонента в уравнении химической реакции;
∆Gºi прод. р. – энергия Гиббса образования продуктов реакции, ккал/моль;
∆Gºi исх. вещ. – энергия Гиббса образования исходных веществ, ккал/моль.
Расчёт энергии Гиббса продуктов реакции и исходных веществ по методу Чермена [1]:
∆Gº = А + В · Т, (1.2)
где ∆Gº – энергия Гиббса, ккал/моль;
А, В – групповые составляющие;
Т – температура, К.
1.1.1 Расчёт энергий Гиббса процесса гидратации пентена-1 при температуре 300 к
Расчёт энергии Гиббса образования пентанола-1.
Таблица 1.1 – Значения групповых составляющих пентена-1 для определения энергии Гиббса
|
А, ккал/моль |
В·102, ккал/моль |
− СН3 |
-10,833 |
2,176 |
2(> СН2) |
-5,283 · 2 |
2,443 · 2 |
СН2=СН – |
14,281 |
1,642 |
∑ |
-7,118 |
8,704 |
Расчет энергии Гиббса осуществляется по уравнению (1.2)
∆Gº = -7,118 + 8,704 · 10-2· 300 = 18,994 ккал/моль.
Расчет энергии Гиббса образования воды.
Таблица 1.2 – Значения групповых составляющих воды для определения энергии Гиббса
|
А, ккал/моль |
В·102, ккал/моль |
Н2О |
-58,076 |
1,154 |
∑ |
-58,076 |
1,154 |
Расчет энергии Гиббса осуществляется по уравнению (1.2)
∆Gº = -58,076+ 1,154 · 10-2· 300 = -54,614 ккал/моль.
Расчёт энергии Гиббса образования пентанола-1.
Таблица 1.3 – Значения групповых составляющих пентанола-1 для определения энергии Гиббса
|
А, ккал/моль |
В·102, ккал/моль |
− СН3 |
-10,833 |
2,176 |
4(> СН2) |
-5,283 · 4 |
2,443 · 4 |
(− ОН)перв. |
-42,959 |
1,134 |
∑ |
-74,924 |
13,082 |
Расчет энергии Гиббса осуществляется по уравнению (1.2)
∆Gº = -74,924 + 13,082 · 10-2· 300 = -35,678 ккал/моль.
4) Расчёт энергии Гиббса образования пентанола-2.
Таблица 1.4 – Значения групповых составляющих пентанола-2 для определения энергии Гиббса
|
А, ккал/моль |
В·102, ккал/моль |
2(− СН3) |
-10,833 · 2 |
2,176 · 2 |
2(> СН2) |
-5,283 · 2 |
2,443 · 2 |
> СН − |
-0,756 |
2,942 |
(− ОН)втор. |
-44,538 |
1,18 |
∑ |
-77,526 |
14,32 |
Расчет энергии Гиббса осуществляется по уравнению (1.2)
∆Gº = -77,526+ 14,32 · 10-2· 300 = -34,566 ккал/моль.
5) Расчёт энергии Гиббса процесса гидратации пентена-1с получением пентанола-1 при температуре 300 К по уравнению (1.1).
Gºхр = -35,678 − 18,994 + 54,62 = -0,058 ккал/моль.
6) Расчёт энергии Гиббса процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-2 при температуре 300 К по уравнению (1.1).
∆Gºхр = -34,566 − 18,994 + 54,62 = 1,054 ккал/моль.