ХТП расчетка2003. Контрольная работа по дисциплине Теория хтп органического синтеза ягту 240401. 65 008 кр Задание

Скачать 1.95 Mb. Название Контрольная работа по дисциплине Теория хтп органического синтеза ягту 240401. 65 008 кр Задание Анкор ХТП расчетка2003.doc Дата 17.01.2018 Размер 1.95 Mb. Формат файла Имя файла ХТП расчетка2003.doc Тип Контрольная работа #15455

минобрнауки россии Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ярославский государственный технический университет» Кафедра «Химическая технология органических веществ» Работа защищена с оценкой___________ Преподаватель, доцент ________Г.В Рыбина Контрольная работа по дисциплине «Теория ХТП органического синтеза» ЯГТУ 240401.65 − 008 к/р Задание выполнил студент гр. ЗО-40 ______ Калмыкова С.Е 16.12.11 2011 Задание 1. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесный состав смеси, влияние температуры, К: 600, 700, 800 при Р = 0,1 МПа 2. Построить график зависимости Ni =f (T) 3. Найти селективность по стиролу для всех условий 4. Рассчитать тепловой эффект реакции при 800 К 5. Составить таблицу материального баланса для получения 12,0 т/ч стирола при 800 К. Рассчитываем изменение стандартной энергии Гиббса образования веществ по методу Чермена [1] Вещество А - кумол Таблица 1 – Групповые составляющие и поправки на отклонение в структуре углеводорода (кумола) для вычисления ∆G˚ Тобр Группы А, ккал/моль В×102, ккал/моль.К 5 2,536×5 0,704×5 5,634 0,935 -0,756 2,942 2 (-12,393)×2 2,436×2 Итого: -7,228 12,269 ∆GТ˚= A+B×T, (1) где A, B- находится суммированием групповых составляющих; T- температура, К. По формуле (1) рассчитываем ∆G˚ Т обр кумола: ∆G600˚ = ккал/моль; ∆G700˚ = ккал/моль; ∆G800˚ = ккал/моль. Вещество В - стирол Таблица 2 – Групповые составляющие и поправки на отклонение в структуре углеводорода (стирола) для вычисления ∆G˚ Тобр Группы А, ккал/моль В×102, ккал/моль.К 5 2,536×5 0,704×5 5,634 0,935 13,513 1,770 Итого: 31,827 6,225 По формуле (1) рассчитываем ∆G˚ Тобр стирола: ∆G600˚ = ккал/моль ; ∆G700˚ = ккал/моль ; ∆G800˚ = ккал/моль. Вещество С – α-метилстирол Таблица 3 – Групповые составляющие и поправки на отклонение в структуре углеводорода (α-метилстирола) для вычисления ∆G˚ Тобр Группы А, ккал/моль В×102, ккал/моль.К 5 2,536×5 0,704×5 5,634 0,935 15,785 2,037 -12,393 2,436 Итого: 21,706 8,928 По формуле (1) рассчитываем ∆G˚ Тобр α-метилстирола: ∆G600˚ = ккал/моль ; ∆G700˚ = ккал/моль ; ∆G800˚ = ккал/моль. Вещество D – метан СH4 Таблица 4 – Групповые составляющие и поправки на отклонение в структуре углеводорода (метана) для вычисления ∆G˚ Тобр Группы А, ккал/моль В×102, ккал/моль.К CH4 - 21,161 2,587 Итого: - 21,161 2,587 По формуле (1) рассчитываем ∆G˚ Тобр метана: ∆G600˚ = ккал/моль ; ∆G700˚ =ккал/моль ; ∆G800˚ =ккал/моль. Полученные данные ∆G˚ Тобр сравниваем со справочными величинами [2]. Изменение стандартной энергии Гиббса образования метана при температуре 800 К, рассчитанное по методу Чермена имеет погрешность более 5 % по сравнению со справочной величиной [2], поэтому для расчета изменения энергии Гиббса химической реакции принимаем справочную величину ∆G800˚= -0,56. Рассчитываем изменение энергии Гиббса химических реакций при заданных температурах по формуле: прод.исх.вещ-в., (2) где - разность стехиометрических коэффициентов, - изменение стандартной энергии Гиббса образования вещества при данной температуре. Рассчитываем для первой реакции при заданных температурах по фомуле (2): = ккал/моль, = ккал/моль, = ккал/моль. Рассчитываем для второй реакции при заданных температурах по фомуле (2): = ккал/моль, =ккал/моль, = ккал/моль. Рассчитываем константу равновесия по уравнению Ван-Гоффа: (3) где R- универсальная газовая постоянная, кал/моль·град. , , ; , ; Аналогично рассчитываем константу равновесия для второй реакции: Составляем молярный баланс реакции Таблица 5- Молярный баланс реакции A B C D E 1 ____ ____ ____ ______ Рассчитываем равновесную степень превращения ; ; С помощью программы Microsoft Excel решаем данную систему уравнений и находим равновесную степень превращения сырья для первой и второй реакций при температуре 600К. Аналогично решаем данную систему уравнений и находим равновесную степень превращения сырья для первой и второй реакций при температуре 700К. Решаем данную систему уравнений и находим равновесную степень превращения сырья для первой и второй реакций при температуре 800К. Рассчитываем равновесный состав смеси: 0,0073 0,9875 0,0073 Мольные доли компонентов смеси определяем по формуле: , (4) где - равновесная концентрация определяемого компонента. При температуре 600К При температуре 700К При температуре 800К Таблица 6- Мольные доли компонентов и равновесные степени превращения при заданных температурах T 600 0,9875 0,0073 0,0026 0,495 0,0036 0,495 0,0036 700 0,9812 0,0136 0,0026 0,4919 0,0068 0,4919 0.0068 800 0,9770 0,0220 0,0005 0,4887 0,011 0,4887 0,011 Рис.1- График зависимости Мольная доля: 1- вещество C, E; 2- вещество А. Рис.2- График зависимости Рассчитываем тепловой эффект реакции при 800К по методу Франклина [1] Таблица 7- Групповые составляющие вещества А (кумол) Группы , ккал/моль 5 2,59×5 5,72 -0,80 2 (-12,27)×2 Итого: -6,67 Таблица 8- Групповые составляющие веществаB (стирол) Группы , ккал/моль 5 2,59×5 5,72 13,03 Итого: 31,70 Таблица 9- Групповые составляющие вещества C (альфа-метилстирол) Группы , ккал/моль 5 2,59×5 5,72 16,23 -12,27 Итого: 22,63 Таблица 9- Групповые составляющие веществаD (метан) Группы , ккал/моль CH4 2,77 Итого: 2,77 (5) (6) Тепловой эффект первой реакции рассчитываем по формуле (5): ккал/моль Тепловой эффект второй реакции рассчитываем по формуле (6): ккал/моль Тепловой эффект химической реакции при температуре 800К рассчитывается по формуле: (7) ккал/моль Селективность по стиролу для всех условий определяется по формуле: (8) Составляем материальный баланс для получения 12,0 т/ч стирола при 800 Таблица 10 – Материальный баланс процесса для производства 12 т/ч стирола при 800 К Получено мол.д., % 0,05 48,87 1,10 48,87 1,10 99,99 Кмоль/ч 0,118 115,38 2,60 115,38 2,60 мас.д., % 0,10 84,67 2,17 13,03 0,037 100,00 кг/ч 14,16 12000,00 306,80 1846,08 5,20 14172,24 Загружено мол.д., % 100,00 100,00 Кмоль/ч 118,00 мас.д.,% 100,00 100,00 кг/ч 14160,00 14160,00 Мм кг/Кмоль 120 104 118 16 2 Вещество Кумол С9Н12 Стирол С8Н8 α-метилстирол Метан СН4 Водород Н2 Итого: Кмоль\ч (стирол) 115,38 кмоль/ч - 48,87 % Кмоль/ч (альфаметилстирола) - 1,1 % Кмоль/ч (альфаметилстирола) Аналогично находим кмоль/ч для остальных веществ. Кмоль/ч загруженного кумола определяем по формуле: (9) кмоль/ч кумола загружено 118×120=14160 кг/ч загружено кумола Определяем кг\ч полученных веществ: Кг/ч (альфа-метилстирола)=2,60 кмоль/ч×118 кг/кмоль=306,8 кг/ч Аналогично находим килограммы/час остальных компонентов. Рассчитываем массовую долю стирола,%: Аналогично рассчитываем массовые доли всех компонентов. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. А.С. Казанская, В.А. Скобло. Расчеты химических равновесий (сборник примеров и задач): Учебное пособие для вузов под редакцией Г.М. Панченкова.- М.: «Высшая школа»,1974.- 288с. 2. Д. Сталл, Э. Вестрам, Г. Зинке. Химическая термодинамика органических соединений.- М.: Издательство «Мир», 1971.- 472с.