Файл: Тема выпускной квалификационной работы Анализ ассортимента, свойства и применение термопластичных фторсодержащих полимеров.docx
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 761
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.5 Виды маркировок для известных фторопластов
1.6 Современные отечественные производители
2.1. Молекулярная масса и структура фторопласта-3.
2.2. Свойства политрифторхлорэтилена
2.3 Получение политрифторхлорэтилена.
3 Термодинамический анализ реакции полимеризации ТФХЭ
4. Материальный баланс реакции полимеризации трифторхлорэтилена
5. Тепловой баланс реакции полимеризации трифторхлорэтилена
7. Разработка и описание операторной и технологической схемы
3 Термодинамический анализ реакции полимеризации ТФХЭ
Реакция полимеризации трифторхлорэтилена:Поскольку в литературных источниках отсутствуют некоторые термодинамические данные о полимере произведем их расчет по Сато и Шоудля твердого и жидкого агрегатного состояния при Т= 298 К [27].Таблица 6 – групповые вклады в мольную теплоемкость для ПТФХЭ| Политрифторхлорэтилен | ||
| Группа | Количество | Сsp (298), кал/моль·К |
| -F | 3 | 5,1 |
| -Cl | 1 | 6,46 |
| -C-|| | 2 | 1,47 |
| ∑ | 24,7 | |
| Трифторхлорэтилен | ||
| Группа | Количество | Сlp (298), кал/моль·К |
| -F | 3 | 5 |
| -Cl | 1 | 9,5 |
| =C-| | 2 | 3,80 |
| ∑ | 32,1 | |
Для перевода калорий в Джоули воспользуемся коэффициентом Россини, равному 1 кал=4,184 ДжРассчитаем изобарно-изотермический потенциал образования целевого продукта, для этого суммируем групповые вклады.Таблица 8 – групповые вклады в мольную теплоемкость для ПТФХЭ
| Политрифторхлорэтилен | ||
| Группа | Количество |  , (кал/моль) |
| -F | 3 | -46000 – 2,2 Т |
| -Cl | 1 | -11799 – 2,2 Т |
| Структурные поправки | ||
| 2 прилежащих группы |-С-| | 1 | 1800 |
| ∑ | -147999-8,8Т | |
| Трифторхлорэтилен | ||
| Группа | Количество | , (кал/моль) |
| -F | 3 | -46000 – 2,2 Т |
| -Cl | 1 | -11799 – 2,2 Т |
| =C< | 2 | 10000+14 Т |
| ∑ | -129799+19,2Т | |
| Вещество | ∆Н°f,298, кДж/ моль | S°298, Дж/моль·К | С°р=f(T) | ||||||||
| а | b | c’ | |||||||||
| Исходные вещества | |||||||||||
| ТФХЭ | -543,857 | 80,448 | 85,956 | 0,1612 | - | ||||||
| Продукты реакции | |||||||||||
| ПТФХЭ | -620,115 | -36,872 | 10,95454 | 0,31003 | | ||||||
По входным данным рассчитаем значения энатльпии (2), энтропии (3) и энергии Гиббса (4) при 298 К: (2) (3) (4)По следствию изменения закона Гесса рассчитаем вириальные изменения коэффициентов теплоёмкости (5) :∆I = i(Продукт) – (i(ХЭД)+i(ДМАТЭГ)) (5)При помощи уравнения Кирхгофа рассчитаем аналитическую зависимость энтальпии от температуры (6): (6)Рассчитываем аналитическую зависимость изменения энтропии от температуры (7): (7)По уравнению изотермы Вант-Гоффа рассчитываем изменение энергии Гиббса (8): (8)Из уравнения (9) выводим зависимость константы равновесия от температуры (9)Получаем (10): (10)Найдём зависимость значений в температурном интервале 298-398 К, результаты занесем в таблицу Таблица 11 – результаты термодинамического анализа
| Т, К |  |  Дж/К |  Дж |  |
| 298 | -76258 | -117,32 | -41296,64 | 16,66818966 |
| 308 | -76708,864 | -121,2835052 | -39353,54 | 15,36820399 |
| 313 | -77174,608 | -125,1679072 | -37371,21 | 14,13513824 |
| 323 | -77655,232 | -128,9781051 | -35350,41 | 12,96315264 |
| 333 | -78150,736 | -132,7185566 | -33291,86 | 11,84708187 |
| 348 | -78661,12 | -136,3933296 | -31196,24 | 10,78233961 |
| 358 | -79186,384 | -140,0061459 | -29064,18 | 9,764838926 |
| 368 | -79726,528 | -143,5604199 | -26896,29 | 8,790925433 |
| 378 | -80281,552 | -147,059291 | -24693,14 | 7,857321051 |
| 388 | -80851,456 | -150,5056529 | -22455,26 | 6,961076298 |
| 398 | -81436,24 | -153,9021783 | -20183,17 | 6,099529718 |
Построим графики зависимостей Рисунок 2 - График зависимости Рисунок 3 - График зависимости Рисунок 4 - График зависимости Рисунок 5 - График зависимости На основании проведенного термодинамического анализа можно сделать следующие выводы:1. В исследуемом интервале температур изменение энтальпии реакции ∆H0T<0, следовательно, реакция является экзотермической (проходит с выделением тепла). Тепловой эффект реакции с увеличением температуры уменьшается.2. Изменение энергии Гиббса в интервале температур от 298 до 398 К имеет отрицательное значение (∆G0T<0), то есть реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении. 3. Согласно уравнению изобары Вант-Гоффа в случае экзотермической реакции температурный коэффициент константы равновесия , и с ростом температуры константа равновесия уменьшается, что соответствует рассчитанным значениям. Высокие значения константы равновесия также говорят о смещении равновесия реакции в сторону образования продуктов.
4. Материальный баланс реакции полимеризации трифторхлорэтилена
Реакция полимеризации протекает в присутствии окислительно-восстановительной системы и катализатора. Уравнение реакции имеет следующий вид:Перед началом расчета занесем необходимые данные в таблицу 12.Таблица 12 – Исходные данные| Производительность П0, т/год | 765 |
| Время цикла | 9 ч. |
| Число рабочих дней | n=340 |
| Степень превращения | 90 % |
| Выход продукта | 97 % |
| ТФХЭ(А), масс. ч. | 100 |
| Чистота ТФХЭ(А) | 99,99% |
| Инициатор (H₂O₂) (В), % | 0,5 |
| Фосфат железа (С), % | 0,4 |
| Гидросульфит натрия (D), % | 0,5 |
| Вода (среда), масс. ч. | 200 |
| Вода (Примесь А1) | 0,01% |