166671 (Увеличение степени защиты стали от коррозии в нейтральных и кислых средах), страница 5
Описание файла
Документ из архива "Увеличение степени защиты стали от коррозии в нейтральных и кислых средах", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166671"
Текст 5 страницы из документа "166671"
Получим зависимости энтальпии и энтропии вида:
Согласно [11] 
= –4049,34 кДж/моль (вычислено по энергиям связей), таким образом, задача сводится к определению ΔS0298, i .
Как было сказано выше все эмпирические методы расчета энтропии жидких веществ не подходят для данного соединения, поэтому воспользуемся полуэмпирической зависимостью [18]:
Определим основные термодинамические параметры основной реакции. Данные для термодинамического расчета реакции синтеза представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Термодинамические данные веществ участников реакции
| Вещество | ср = f(T) | ΔН0 298, кДж/моль | ΔS0298 Дж/К·моль | |||||
| a | b ·103 | c`·10-5 | с·106 | |||||
| H3BO3 | 81,39 | – | – | – | -1094,89 | 88,8 | ||
| C2H7PO3 | 79,39 | 21,62 | -19,21 | – | -784,14 | 67,70 | ||
| Борат метилфосфит | 432,375 | 114,348 | -36,74 | – | -4049,34 | 595,11 | ||
| СН3ОН | 15,29 | 105,269 | – | -31,07 | -79,634 | 57,29 | ||
| Итого | 92,59 | 470,56 | 20,90 | -31,07 | 174,32 | 443,57 | ||
Зависимости энтальпии и энтропии реакции от температуры:
Руководствуясь ранее приведенным порядком расчета подобных зависимостей, получим:
Результаты вычислений представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Результаты расчета термодинамических параметров
| Температура, К |
| ΔST,r,Дж/моль·К | ΔGт, r,Дж/моль | ln Кр | Kр |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 353 | 188751,92 | 487,96 | 16501,11 | -5,62 | 0,0036 |
| 363 | 191485,71 | 495,60 | 11583,21 | -3,84 | 0,0215 |
| 373 | 194255,56 | 503,13 | 6589,50 | -2,12 | 0,1194 |
| 383 | 197062,08 | 510,55 | 1521,03 | -0,48 | 0,6202 |
| 393 | 199905,84 | 517,88 | -3621,21 | 1,11 | 3,0292 |
| 403 | 202787,32 | 525,12 | -8836,29 | 2,64 | 13,9750 |
| 413 | 205706,96 | 532,28 | -14123,34 | 4,11 | 61,1406 |
| 423 | 208665,15 | 539,35 | -19481,56 | 5,54 | 254,5595 |
,По результатам вышеприведенных расчетов построим графики соответствующих зависимостей.
Рисунок 2.2 – Зависимость энтальпии от температуры.
Рисунок 2.3 – Зависимость энтропии от температуры.
Рисунок 2.4 – Зависимость энергии Гиббса от температуры.
Рисунок 2.5 – Зависимость логарифма константы равновесия от температуры.
По приведенным результатам расчета термодинамических характеристик рассматриваемой реакции можно сделать следующие выводы:
-
Так как
![]()
>0, то реакция эндотермическая -
Энергия Гиббса становится отрицательной при температуре 385 К, следовательно, процесс термодинамически возможен, только при условие, что температура реакции больше 385 К, далее видно, что с повышением температуры, термодинамическая вероятность протекания процесса в прямом направлении линейно возрастает. На практике процесс осуществляется при 390 – 400 К.
-
При температурах больше 385 К константа равновесия Кр >1 и далее с повышением температуры экспоненциально возрастает, тем самым равновесие смещается в сторону продуктов реакции.
>0, то реакция эндотермическая 3. Расчет материального баланса
Расчет материального баланса будем вести, приняв производительность установки 5 т/сут. Синтез ведется в реакторе идеального смешения периодического действия, поэтому все расчеты будем вести на один цикл.
В процессе производства целевого продукта – борат метилфосфита протекают следующие реакции [24]:
Основная реакция:
Побочная реакция:
Основные данные для расчета материального баланса сведем в таблицу:
Таблица 3.1 – Основные данные для расчета
| Статьи | Размерность | Величина |
| Производство по борат метилфосфиту, П | т/сут | 5 |
| Время одного цикла | ч | 3 |
| Технологический выход, f | % | 97 |
| Молярное соотношение Н3ВО3/ДМФ | доли | 1: 3 |
| Степень превращения, х | % | 98 |
| Селективность основной реакции, Ф | % | 98,3 |
| Состав исходных реагентов, W: | % | |
| Борная кислота хч Н3ВО3 – борная кислота (А)Na2SO4 – сульфат натрия | 98 2 | |
| Диметилфосфит хч С2Н7РО3 – диметилфосфит (В) СН5РО3– монометилфосфит (С) | 99 1 | |
| Молярные массы, М: Н3ВО3 – борная кислота Na2SO4 – сульфат натрия С2Н7РО3 – диметилфосфит (ДМФ) СН5РО3– монометилфосфит (ММФ) Борат метилфосфит (целевой) (D) Борат метилфосфит (побочный) (E) CH3OH – метанол (F) | кг/кмоль | 62 142 110 96 326 126 32 |
Уравнение материального баланса имеет вид:
где 
– количество борной кислоты идущей на основную и побочную реакции соответственно; 
– количество метанола выделяющегося в основной и побочной реакции соответственно; 
– не прореагировавшее количество борной кислоты, ДМФ и ММФ соответственно.
-
Перевод производительности основному продукту из т/сут в кг/цикл.
-
Количество целевого продукта с учетом технологического выхода.
Потери целевого продукта.
-
Количество борной кислоты, требуемое на образовани 1,98 кмоль/цикл целевого продукта.
-
Количество борной кислоты с учетом селективности.
-
Количество борной кислоты с учетом степени превращения.
-
Количество борной кислоты идущей на побочную реакцию.
-
Количества веществ образовавшихся в побочной реакции.
-
Количество метанола образовавшегося в основной реакции.
-
Количество не прореагировавшей борной кислоты.
-
Количество технической борной кислоты требующегося для получения 1,92 кмоль/цикл целевого продукта.
-
Количество сульфата натрия (примесь).
-
Количество диметилфосфита из заданного мольного соотношения.
Количество диметилфосфита расходуемого на основную реакцию.
-
Количество не прореагировавшего диметилфосфита.
-
Количество технического диметилфосфита требующегося для получения 1,98 кмоль/цикл целевого продукта.
-
Количество монометилфосфита (примесь).
-
Количество монометилфосфита идущего на побочную реакцию.
-
Количество не прореагировавшего монометилфосфита
