Файл: Курсовая работа по дисциплине Химическая технология органических веществ Исполнитель.docx

Вещество	ΔH, кДж/моль	a	b∙103	c∙106	c'∙10-5
C₃H₆	20,41	12,44	188,38	-47,60	---
C₃H₈	-103,85	1,72	270,75	-94,48	---
C₃H₈O	-257,53	13,10	277,5	-98,44	---
H₂O	-241,81	30,00	10,71	---	0,33
C₆H₁₄O	-318,52	7,49	583,95	-302,2	---

1. Рассчитаем количество тепла поступившего с исходными реагентами.G_i-количество веществ исходного выражения в [кмоль]T_i=273+100=373KC_pi=a+bT+cT²+dT³ (для органических веществ)C_pi(C₃H₆)=12.44+188.38∙10 ∙373+(-47.6)∙10^-6∙373 =76.083 Дж/моль кQ_i(C₃H₆)=42,66∙76,083∙373 = 508550,945 кДж/чС_pi(C₃H₈)=1,72+270,75∙10^-3∙373-94,48∙10^-6/373²=89,565 Дж/моль кQ_i(C₃H₈)=4,16∙89,565∙373 =17706,105 кДж/ чC_pi(H₂O)=30+10.71· 10^-3 ·373+0.33 ·10⁵373^-2=34,232 Дж/моль кQ_i(H₂O)=177,54 · 34,323· 373=686436,495 кДж/ чQ_i= Q_i(C₃H₆)+ Q_i(C₃H₈) +Q_i(H₂O)= 508550,945+17706,105+686436,495 =1212693,545 кДж/ч2. Рассчитать количество тепла уходящая с продуктами реакции. Qj=Gj∙Cpj∙TjTj=513 КC_p(C₃H_6непр)=12,44+188,38∙10^-3∙513-47,6∙10^-6∙513²=96,552 Дж/моль∙КQj(C₃H_6непр)=1,97∙96,552∙513=97576,417кДж/чC_p(H₂O_непр)=30+10,71∙10^-3∙513+0,33∙10⁵∙513²=35,619Дж/моль∙КQ_j(H₂O_непр)=39,32∙35,619∙513=718476,548кДж/чC_p(C₃H₈)=1,72+270,75∙10^-3∙513-94,48∙10^-6∙513²=115,751 Дж/моль∙КQ_j(C₃H₈)=4,16 ∙115,75· 513=31471,539 кДж/ч

C_p(C₆H₁₄O)=7,49+583,95∙10^-3∙513-302,2∙10^-6∙ 513²=227,526 Дж/моль∙КQ_j(C₆H₁₄O)=53,01∙227,526∙513=177415,674 кДж/чC_p(C₃H₈O)=13,10+277,5∙10^-3∙513-98,44∙10⁶/513²=129,552 Дж/моль∙КQ_j(C₃H₈O)=42,66∙129,552∙513=858665,474 кДж/ч∑Q_j=Q_j(C₃H_6непр)+Q_j(H₂O_непр)+Q_j(C₃H₈)+Q_j(C₆H₁₄O)+Q_j(C₃H₈O)=97576,417+718476,548+31471,539+177415,674+858665,474=1883605,652 кДж/ч3. Рассчитаем количество тепла выделенное или поглощенное в ходе химической реакции.А)Для основной реакции: Q_r=-∆H_r_,_t∙G G=0,1525 кмоль/мин T=753K∆H⁰₂₉₈=∆H_прод-∆H_исх∆H⁰₂₉₈=-257,53+241,81-20,41=-36,13 10³ кДж/моль∆a= (νа_пр)-  ( νа_исх) ∆b= (νb_пр)-  ( νb_исх) ∆c= (νc_пр)-  ( νc_исх) ∆c^/ = (νc^/_пр)-  ( νc^/_исх) ∆a=a(C₃H₈O)-(a(C₃H₆)+ a(H₂O)) =13,10-12,44-30=-29,34∆b=b(C₃H₈O)-(b(C₃H₆)+b(H₂O))=(277-10,71-188,38)∙10^-3=78,41∙10^-3∆c= c(C₃H₈O)-(c(C₃H₆)+c(H₂O))=(-98,44+47,6)10^-6=-50,84∙10^-6∆c'=-0,33∙10⁵∆H_r,t=ΔH₂₉₈+Δa(T-298)+Δb/2(T²-298²)+Δc/3(T³-298³)+Δd/4(T⁴-298⁴)++Δc^'(1/298-1/T)∆H_r,₅₁₃=-36130+(-29,34)(513-298)+78,41∙10^-3/2(513²-298²)-(50,84∙10^-6) /3(513³-298³)-0,33∙10⁵(1/513-1/298)=-37487,895 Дж/мольQ_r=37487,895∙42,44 =484343,6 кДж/чБ)Для поболчной реакцииG=1,52∆H⁰₂₉₈ =-318,52-(2· 20,41-241,81)=-117,53 10³ Дж/моль ∆a=a(C₆H₁₄O)-(2a(C₃H₆)+a(H₂O))=7,49-(2· 12,44+30)=-47,39∆b=b(C₆H₁₄O)-(2b(C₃H₆)+b(H₂O))=(583,95-(2·188,38+10,71))∙10^-3=196,48· 10^-3∆c=c(C₆H₁₄O)-(2c(C₃H₆)+c(H₂O))=(-302,2-(2(-47,6)+0))∙10^-6=-207· 10^-6∆c'= -c'(H₂O)=-0,33 ∙10⁵∆H_r,₅₁₃=-177,53·10³-47,79 ·215+196,48 ·10^-3/2 (174365)-207· 10^-6 ·108542105-46,41 =-118211,04 Дж/мольQr=118211,04·1,52Дж/мольQг= Qr_осн+Qr_поб=484343,6+179680,78= 664024,38 кДж/ч 4. Рассчитаем количество тепла идущее на нагрев исходных веществ до температуры химической реакции. Q_i_нагр=G_i∙C_pi∙(T_j-T_i)C_pi- рассчитываем, исходя из средней температуры.T_ср=T_j+T_i/2=(513+373)/2=443KC_pi(C₃H₆)=12.44+188.38∙10 ∙443+(-47.6)∙10^-6∙443 =86,552Дж/моль кQ_нагр

(C₃H₆)=17,92∙86,552∙140=217141,658 кДж/ч

C_p(C₃H₈)=1,72+270,75∙10^-3∙443-94,48∙10^-6∙443²=103,12 Дж/моль к

Q_нагр(C₃H₈)=0,53∙103,12∙140=7651,504 кДж/ч

C_pi(H₂O)=30+10.71· 10^-3 ·443+0.33 ·10⁵443^-2=34,913 Дж/моль

Q_i_нагр(H₂O)=53,76· 34,913·140=262769,2 кДж/ ч

Q_i_нагр=217141,658+7651,504+262769,2=487562,362 кДж/ч

5. Рассчитаем количество тепла составляющего потери от прихода.

Q_потери=%_потерь∙Q_прих

Q_прих=Qi+Qr=1212693,545 +664024,38 =1876717,925 кДж/ч

Q_потери=0,05∙1876717,925=93835,896кДж/ч

6. Определим тепловую нагрузку на реактор т.е.рассчитаем количество тепла отводимого или приводимого химической реакции.

Q_f=Q_расх-Q_прих

Q_расх=∑Q_j +∑Q_потер+∑Q_i_нагр

Q_расх=1883605,652+93835,896+487562,362=2465003,91 кДж/ч

Q_f=2465003,91-1876717,925=588285,985 кДж/ч

Qf>0 реакция экзотермическая, надо подводить тепло в этом количестве.

7. Рассчитаем поверхность теплообмена реактора.

F=Q_f/K_t∙Δt

Kt- коэффициент теплопередачи.

Δt-разность температур.

Kt=100

Δt=513-373=140 К

F=588285,985∙10³∙(1400∙100· 3600)=11,67 м²

Таблица 4 – Тепловой баланс реакции

Приход			Расход
Теплов.потери	кДж/мин	%	Теплов.потери	кДж/мин	%
Q_i	1212693,545	49,2	Q_j	1883605,652	76,41
Q_r	664024,38	26,94	Q_i_нагр	487562,362	19,78
Q_f>0	588285,985	23,86	Q_потер	93835,896	3,81
итого	2465003,91	100	итого	2465003,91	100

Вывод: в ходе проведенных расчетов установлено, что для поддержания заданной температуры реакции необходимо подводить теплоту в количестве 588285,985 кДж/ч процент подводимого тепла невысокий (23,86%) отсюда для данного процесса температура выбрана оптимально.