Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Полный термодинамический анализ процесса получения этилена




Читайте также:
  1. COPS анализ Л.Константайна.
  2. I. Оптические методы анализа
  3. II. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
  4. III . «Например» в анализе
  5. III. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
  6. III. ЦСО и анализы
  7. III.Образец анализа
  8. IV. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ (ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ) МЕТОДЫ АНАЛИЗА
  9. IV. Реакции, встречаемые по ходу анализа
  10. IV. Структура психодиагностического процесса.
  11. SWOT-анализ
  12. V. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

В своем расчете мы хотели бы рассмотреть реакцию получения этилена, основанную на реакции пиролиза пропана, так как она является наиболее распространенной и важной для промышленного производства этилена.

Термодинамический анализ начинают выполнять для основного превращения в газовой фазе. При этом необходимо установить влияние температуры, давления, мольного соотношения реагентов, инертного разбавителя на положение равновесия в системе, то есть на равновесную степень конверсии исходного этилена и выход целевого продукта этанола (его содержание в равновесной смеси).

Проведем предварительный расчет процесса. Для этого необходимо ввести допущение, что побочных реакций не протекает, селективность процесса по целевому продукту 100% (хотя в промышленности и так достигается такой подбор условий, что вероятность протекания побочных процессов крайне мала и селективность процесса 95% и выше). Упрощенная схема реакции имеет вид:

Для определения параметров процесса необходимо владеть надёжными термодинамическими характеристиками веществ, участвующих в реакции

Расчитываем энтальпийный эффект протекающих реакций

∆rH˚T,g=∆fH˚(пропан),g -∆fH˚(этилен),g -∆fH˚(метан),g

В нашем расчете проводим качественный термодинамический анализ протекающих превращений (по принципу Ле-Шателье)влияние параметров процесса на положение равновесия.

Определяем влияние температуры на константу реакции и

вычисляем равновесную степень конверсии как функцию температуры.

 

Термодинамические свойства в состоянии идеального газа:

Пропан:

Т,К ∆fH0т кДж/моль S 0 Т Дж/моль*К Ср,Дж/моль*К
-103,85 -23,49 74,84
-110,184659 1,46825037 94,73
-115,410059 24,804603 114,43
-119,724909 47,0396284 129,48
-126,187709 88,0084324 155,34
-129,693509 124,89964 175,31
-130,4248869 139,919429 180,85752
-132,914259 202,167305 206,83

 

Этилен:

Т,К ∆fH0т кДж/моль S 0 Т Дж/моль*К Ср,Дж/моль*К
52,3 -23,4900 39,3400
49,1933 -5,7105 56,9200
47,0497 7,7393 70,3200
45,5413 17,7942 80,3600
43,7281 32,0658 94,6000
43,3817 42,9565 105,4800
43,6280 45,6108 108,1341
42,5438 58,0489 120,5600

 

Метан:

Т,К ∆fH0т кДж/моль S 0 Т Дж/моль*К Ср,Дж/моль*К
-74,8500 -50,7200 35,6900
-77,9244 -45,7731 40,6300
-80,7392 -39,7636 46,6300
-83,2387 -33,6459 52,7400
-87,1923 -22,2701 64,0800
-89,6257 -12,5841 73,7500
-90,2532 -9,5724 76,7614
-90,8109 4,5596 90,8600

 



Т,К ∆rH,кДж/моль ∆rS*T, Дж/моль*к ∆G,Кжд/мольк Kp x1(общ) x2(общ)
-15114,56 96414,56 0,961832521 0,700195 -0,70019
81453,51 -21180,75 102634,3 0,969609489 0,70163 -0,70163
81720,51 -28414,44 110134,9 0,97385403 0,702408 -0,70241
82027,51 -37734,77 119762,3 0,976277748 0,70285 -0,70285
82723,51 -62570,16 145293,7 0,978392139 0,703235 -0,70323
83449,51 -94527,25 177976,8 0,978820626 0,703313 -0,70331
83799,66 -113022,6 196822,2 0,978476199 0,70325 -0,70325
110766,4 -153514,6 0,971515847 0,70198 -0,70198

График зависимости Константы равновесия от температуры.

График показывает, что при увеличении температуры происходит увеличение константы равновесия.

компонент Количество моль  
исх см равн см мольн доля в равн
пропан 1-X-У (1-X-У)/(1+n)
метан У У/(1+n)
этилен X X/(1+n)
ин р n n n/(1+n)
Σ 1+n 1+n

Где Х-количество моль этилена полученного по реакции.

У - Количество моль метана полученного по реакции.

n- Количество моль инертного разбавителя.

 

PA= (1-X-У)/(1+n)
PB= У/(1+n)
PC= X/(1+n)
Kp= (PB*PC)/PA
Pобщ= 1 атм
n= 0 моль

 

Расчет равновесной степени конверсии и константы реакции при варьировании давления и фиксированных прочих параметров процесса.

T,К Pобщю,атм n,моль Kp,с-1 X
0,978476 0,77754585
      0,496119743
      0,37998278
      0,282992099
      0,186566035
      0,171300271
      0,159295615

График зависимости равновесная степени конверсии от давления.

Таким образом, при увеличении общего давления уменьшается равновесная степень конверсии

 

Расчет константы реакции и степени конверсии при изменении количества молей инертного разбавителя.

T,К Pобщ.,атм n ,моль Kp,с-1 X
0,978476 0,496119743
      0,555907123
      0,634685379
      0,662941947
      0,724314069
      0,753290717
      0,803613539
      0,836322822

 

 

График зависимости степени конверсии от инертного разбавителя.

Как показывает график зависимости равновесной степени конверсии от количества инертного разбавителя, что при дальнейшем разбавлении степень конверсии увеличивается.

 

 

Расчет степени конверсии и константы равновесия при варьировании температуры.

T,К Pобщ.,атм n,моль Kp,с-1 x
0,961832521 0,509727507
    0,969609489 0,507714857
    0,97385403 0,506623076
    0,976277748 0,50600175
    0,978392139 0,505460965
    0,978820626 0,505351514
    0,978476199 0,50543949
    0,97931562 0,505325134

 

График зависимости степени конверсии от температуры.


Как показывает график, увеличение температуры ведёт к снижению степени конверсии этилена.

 

Вывод: Таким образом, на процесс пиролиза пропана влияют следующие параметры: инертный разбавитель, давление, температура.

 





Дата добавления: 2015-06-26; Просмотров: 1241; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2019) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.005 сек.