Файл: Курсовая работа термодинамические и кинетические особенности пиролиза углеводородов.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Курсовая работа

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.12.2023

Просмотров: 335

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

  1. химическАЯ киНетикА


    1. курсовая работа

«термодинамические и кинетические особенности пиролиза углеводородов»

курсовая работа посвящена пиролизу углеводородов. она выполняется студентами после детального изучения раздела

«химическая кинетика» рабочей программы по курсам «Физи- ческая химия», «дополнительные главы физической химии». особенностью рассматриваемой курсовой работы является то, что в ней частично используется учебный материал, пройденный в предыдущем семестре, — термодинамический расчет экстенсив- ных свойств системы с протекающей в ней газовой реакцией для определения наиболее вероятной реакции. во второй половине курсовой работы данные термодинамического расчета дополня- ются анализом предоставленных студенту данных кинетического эксперимента.

в рамках курсовой работы будут рассмотрены термодинами- ческий и кинетический аспекты процесса пиролиза.

цели данной курсовой работы:

  • термодинамическое определение наиболее вероятной реакции, протекающей в газовой системе из четырех предложенных;

  • изучение влияния различных факторов на состав равновес- ной смеси;

  • изучение формальной кинетики процесса.

в результате проведения курсовой работы будет термодина- мически обоснован выбор наиболее вероятной реакции, протека- ющей в определенном интервале температур в газовой системе, содержащей бутан; рассмотрено влияние температуры, давления и введения в систему постороннего газа на степень термической диссоциации реагента.
на основе анализа кинетических кривых модельных опытовполучено кинетическое уравнение; будут найдены порядки реак-
циипореагенту,эффективнаяконстантаскорости,величинаэнер-гииактивацииипредэкспоненциальногомножителя.

      1. выбор наиболее вероятной реакции и анализ влияния различных факторов

наравновесныйсоставсистемывкурсовойработерассматриваетсягазоваясистема,вкоторойтеоретическивозможнопротеканиечетырехреакций.необходимоопределить,какаяименнореакциябудетнаиболеевероятнавука-занном температурном интервале. следует отметить, что опреде-ление возможности протекания реакции в выбранном направле-нии при заданных начальных условиях проводят по уравнениюизотермывант-гоффа,котороедляидеальнойгазовойсмесиимеетвид

k G p

k

A



 R–Tln–Kp RTln k ,

(2.1)

r

p,T

rgx

r [p]


где Ar—химическое сродство реакции r; — дифферен-

циальное мольное изменение энергии гиббса реакции r; — стандартное мольное изменение энергии гиббса реакции r; — константа равновесия реакции в р-шкале; — парциальное давление компонента k и размерность давления; — стехиоме- трическое число компонента kв данной реакции.

в уравнениях термодинамики принято учитывать стехиоме- трические числа, которые для продуктов реакции равны стехи- ометрическому коэффициенту с положительным знаком, а для исходных веществ — стехиометрическому коэффициенту с отри- цательным знаком.

как видно из уравнения (2.1), величина химического сродства в одной и той же реакции при одной и той же температуре может
бытьразличнойизависитотисходныхпарциальныхдавленийиликонцентраций веществ. для того чтобы иметь возможность срав-нивать химическое сродство различных веществ, было введенопонятиестандартногохимическогосродства.стандартнымхимическимсродствомсчитаетсясродствохимической реакции, когда исходные парциальные давления иликонцентрации всех веществ, принимающих участие в реакции,равны единице. сравнивая стандартное химическое сродство раз-личныхреакций,мыполучаемхарактеристикуихудаленностиот состояния равновесия при парциальных давлениях каждого изучастниковреакции,равныхединице.уравнение изотермы химической реакции очень важно, таккак по нему можно судить о направлении реакции: будет ли реак-ция в равновесии, пойдет ли она в прямом или в обратном напи-санномууравнениюнаправлении.самопроизвольный процесс сопровождается при постоянстведавленияитемпературыуменьшениемсвободнойэнергиигиббса.следовательно, для того чтобы реакция имела место, величинадифференциального мольного изменения энергии гиббса за счетпротеканияреакциидолжнабытьотрицательной.из уравнения изотермы следует, что знак дифференциальногомольного изменения энергии гиббса за счет протекания реакциизависитотсоотношениямеждувеличинами иесли а >0,тореакциянеможетпротекатьтер-модинамически. для того чтобы она протекала, необходимо изме-нитьусловия:

  1. если не изменять температуру, то можно изменить парци- альные давления веществ (или концентрацию) таким образом,
чтобы величина < 0. нужно варьировать парциальнымидавлениямиилипродуктовсмеси,илиисходныхвеществ,илиитемиидругими.

  1. если не изменять парциальные давления, то можно изменить температуры таким образом, чтобы увеличить константу равновесия данной реакции на величину, которая бы позволила быть справедливым неравенству
<0.уравнениеизотермыпозволяетопределитьнаправлениереакций.еслисродствореакцииположительно(аследовательно,дифференциальное мольное изменение функции гиббса отрица-тельно), то реакция может идти слева направо. чем больше вели-чина химического сродства реакции r, тем более вероятна этареакция.следовательно, проведя расчеты и определив значение диф-ференциальногомольногоизмененияэнергиигиббсаразныхреакций при определенной температуре, можно сделать вывод: тареакция, у которой величина дифференциального мольного изме-ненияэнергиигиббсанаиболееотрицательна,привыбраннойтемпературе термодинамически будет самой вероятной. иногдаоценкувероятностипротеканияреакцииосуществляюттолькоповеличинестандартногомольногоизмененияэнергиигиббсаза счет протекания реакции. используя эту величину, можно при-ближеннооценитьвозможностьпротеканиятойилиинойреакциивпрямомнаправлении.если располагать данными о количествах вещества в какой-либо момент времени, т. е. иметь возможность рассчитать такназываемоепроизведениереакциииливтороеслагаемоесправав уравнении изотермы вант-гоффа, то вывод о вероятном направ-
ленииреакциибудетболееточным.не имея данных для расчета изменения энергии гиббса поуравнению изотермы вант-гоффа теоретически, можно лишь при-ближеннооценитьвероятностьреакцииповеличинестандартноймольной энергии гиббса. именно такую приближенную оценкунеобходимобудетпровестипривыполнениикурсовойработы.как следует из уравнения (2.1), для определения вероятностипротекания реакции необходимо рассчитать величину константыравновесия этой реакции при заданных температурах. Этот мате-риал подробно рассмотрен во многих учебниках, в данном посо-биионбудетприведенкратко.константахимического равновесия — это величинаgст

Kr  exp r.

(2.2)

RT

константа равновесия химической реакции является без- размерной величиной. современная запись закона химического равновесия: вравновеснойсистемепроизведениеактивностейкомпонентов — участников реакции в степенях, равных их сте-хиометрическим числам в данной реакции, есть величина посто-янная,зависящаятолькооттемпературыидавленияинезавися-щаяотначальныхконцентрацийкомпонентов.

константа равновесия связывает парциальные давления всех веществ, участвующих в реакции; нельзя изменить парциальное давление одного из них, чтобы это не повлекло за собой соот- ветствующего изменения парциальных давлений всех остальных веществ, участвующих в реакции, которое приводит к прежнему численному значению константы равновесия.

стандартное мольное изменение энергии гиббса реакции можно найти по формуле

Смотрите также файлы