Пиролиз пропана

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Апреля 2013 в 13:17, курсовая работа

Краткое описание

Целями данной курсовой работы являются:
− термодинамическое определение наиболее вероятной реакции, протекающей в газовой системе;
− изучение влияния различных факторов на состав равновесной смеси;
− изучение формальной кинетики процесса.

Скачать в ZIP архиве (116.51 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Вложенные файлы: 1 файл

Физхимия. Курсовая. 2 Вариант.docx

— 133.66 Кб (Скачать файл)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Химико-технологический Институт

Кафедра физической и коллоидной химии

ПИРОЛИЗ ПРОПАНА

Расчетная часть курсовой работы

Выполнил Козырев Д.А.

Студент гр. Х-210101

Проверил доц., к.х.н. Степановских Е.И.

Екатеринбург 2012

Задание на курсовую работу

1. В идеальной газовой системе возможно протекание нескольких реакций, характеризующих процесс пиролиза пропана (табл.1)

Возможные реакции процесса пиролиза пропана и условия проведения эксперимента

Таблица 1

Реакции

Температуры, К при давлении 1 атм

Давления в атм, при одной температуре

С₃Н₈ = С₃Н₆ (циклопропан) + Н₂

С₃Н₈ = С₃Н₄ (пропадиен) + 2Н₂

С₃Н₈ = СН₄ +С₂Н₄

С₃Н₈ = С₃Н₄ (метилацетилен) + 2Н₂

580; 600; 660; 690;700

1; 0,8; 1,4; 1,6; 2,8

Определите одну наиболее вероятную из них в указанном диапазоне температур.

2. Полагая, что все остальные реакции подавлены и в системе протекает только одна, наиболее вероятная реакция, рассчитайте степень термической диссоциации пропана при разных температурах (и давлении 1 атм) и давлениях (и температуре 660 К) и постройте графически зависимость степени термической диссоциации пропана от температуры и давления. Проанализируйте полученные данные. Как будет изменяться степень термической диссоциации пропана, если в систему изначально будет введен посторонний газ?

Введение

Пиролиз - разложение или другие превращения химических соединений при нагревании.

Наибольшее распространение термин "пиролиз" получил в орг. химии для обозначения высокотемпературных деструктивных превращений органических соединений, сопровождающихся расщеплением соединений с образованием продуктов меньшей молярной массы (в т. ч. простых веществ), изомеризацией, полимеризацией или поликонденсацией исходных соединений и продуктов их превращения. С помощью пиролиза в промышленности получают топлива и масла или сырье для нефтехимического синтеза.

Пиролиз пропана – это весьма сложный химический процесс.

В курсовой работе по физической химии нас интересуют термодинамический и кинетический аспекты этого процесса.

Целями данной курсовой работы являются:

− термодинамическое определение наиболее вероятной реакции, протекающей в газовой системе;

− изучение влияния различных факторов на состав равновесной смеси;

− изучение формальной кинетики процесса.

Определение наиболее вероятной реакции, протекающей в идеальной газовой смеси.

Определение возможности протекания реакции в выбранном направлении при заданных начальных условиях проводят по уравнению изотермы Вант-Гоффа, которое для идеальной газовой смеси имеет вид

, где:

− химическое сродство рассматриваемой газовой реакции r;
− дифференциальное мольное изменение энергии Гиббса за счет протекания реакции r;
− стандартное мольное изменении энергии Гиббса реакции r;
− парциальное давление компонента k газовой смеси

(в начальный момент)

− размерность давления;
− стехиометрическое число компонента k, участника газовой реакции.

Расчет стандартных мольных значений энергии Гиббса и констант равновесия различных реакций в исследуемом интервале температур:

Δ _rh^ст =∑ν_kh_k^ст

Δ _rs^ст =∑ν_ks_k^ст

Δ_rg^ст = Δ _rh^ст -T Δ _rs^ст

K_r^p =exp(-Δ_rg^ст/(RT))

Для определения проводим расчет экстенсивных свойств системы при протекании реакции. Результаты, содержащие справочные материалы и результаты вычисления энергии Гиббса и константы равновесия при разных температурах для каждой реакции приведены в таблицах 1(а,б,в);2(а,б,в);3(а,б,в);4(а,б,в).

Реакция 1
Таблица 1а. Cправочные данные и результаты расчета стандартных мольных изменений энтальпии, энтропии и коэффициентов температурного ряда мольной изобарной теплоемкости реакции 1.

Вещество k	ν_k	Стандартная мольная энтальпия образования вещества k, 298 К, Дж/моль	Стандартная мольная энтропия вещества k, 298 К, Дж/(моль К)	Коэффициенты температурного ряда стандартной мольной изобарной теплоемкости
Вещество k	ν_k		Стандартная мольная энтропия вещества k, 298 К, Дж/(моль К)	a_k	b_k	c_k	c'_k
С₃H₈ пропан	-1	-103,85	269,91	1,72	0,27075	-0,00009448
С₃H₆ циклопропан	1	53,3	237,44	-14,94	0,26891	-0,0001059
Н₂	1	0	130,52	27,28	0,00326		50000

Таблица 1б. Значения стандартных мольных изменений свойств за счет протекания реакции
		Δ _rh^ст, кДж/моль	Δ _rs^ст, Дж/(моль K)	Δ _ra	Δ _rb	Δ _rc	Δ_rс'
		157,15	98,05	10,62	0,00142	-1,14E-05	50000
Таблица 1в. Значения стандартной мольной энергии Гиббса реакции при разных температурах
T,K		580	600	660	690	700
_Δ_rg^ст, кДж/моль		99,26	97,17	90,87	87,71	86,65
K_r^p		0,9796	0,9807	0,9836	0,9848	0,9852

Реакция 2

Таблица 2а. Cправочные данные и результаты расчета стандартных мольных изменений энтальпии, энтропии и коэффициентов температурного ряда мольной изобарной теплоемкости реакции 2.

Вещество k	ν_k	Стандартная мольная энтальпия образования вещества, 298 К, Дж/моль	Стандартная мольная энтропия вещества, 298 К, Дж/(моль К)	Коэффициенты температурного ряда стандартной мольной изобарной теплоемкости
Вещество k	ν_k		Стандартная мольная энтропия вещества, 298 К, Дж/(моль К)	a_k	b_k	c_k	c'_k
С₃H₈ пропан	-1	-103,85	269,91	1,72	0,27075	-0,00009448
С₃Н₄ пропадиен	1	192,13	243,93	13,05	0,17531	-0,00007117
Н₂	2	0	130,52	27,28	0,00326		50000

Таблица 2б. Значения стандартных мольных изменений свойств за счет протекания реакции
		Δ _rh^ст, кДж/моль	Δ _rs^ст, Дж/(моль K)	Δ _ra	Δ _rb	Δ _rc	Δ_rс'
		295,98	235,06	65,89	-0,08892	2,331E-05	100000
Таблица 2в. Значения стандартной мольной энергии Гиббса реакции при разных температурах
T,K		580	600	660	690	700
_Δ_rg^ст, кДж/моль		155,87	150,72	135,19	127,38	124,78
K_r^p		0,9682	0,9702	0,9757	0,9780	0,9788

Реакция 3

Таблица 3а. Cправочные данные и результаты расчета стандартных мольных изменений энтальпии, энтропии и коэффициентов температурного ряда мольной изобарной теплоемкости реакции 3.

Вещество k	ν_k	Стандартная мольная энтальпия образования вещества k, 298 К, Дж/моль	Стандартная мольная энтропия вещества k, 298 К, Дж/(моль К)	Коэффициенты температурного ряда стандартной мольной изобарной теплоемкости
Вещество k	ν_k		Стандартная мольная энтропия вещества k, 298 К, Дж/(моль К)	a_k	b_k	c_k	c'_k
С₃H₈ пропан	-1	-103,85	269,91	1,72	0,27075	-0,00009448
СН₄ метан	1	-74,85	186,27	14,32	0,07466	-0,00001743
C₂H₄ этилен	1	52,3	219,45	11,32	0,12201	-0,0000379

Таблица 3б. Значения стандартных мольных изменений свойств за счет протекания реакции
		Δ _rh^ст, кДж/моль	Δ _rs^ст, Дж/(моль K)	Δ _ra	Δ _rb	Δ _rc	Δ_rс'
		81,3	135,81	23,92	-0,07408	3,915E-05	0
Таблица 3в. Значения стандартной мольной энергии Гиббса реакции при разных температурах
T,K		580	600	660	690	700
_Δ_rg^ст, кДж/моль		2,37	-0,34	-8,45	-12,49	-13,83
K_r^p		0,9995	1,0001	1,0015	1,0022	1,0024

Реакция 4

Таблица 4а. Cправочные данные и результаты расчета стандартных мольных изменений энтальпии, энтропии и коэффициентов температурного ряда мольной изобарной теплоемкости реакции 4.

Вещество k	ν_k	Стандартная мольная энтальпия образования вещества k, 298 К, Дж/моль	Стандартная мольная энтропия вещества k, 298 К, Дж/(моль К)	Коэффициенты температурного ряда стандартной мольной изобарной теплоемкости
Вещество k	ν_k		Стандартная мольная энтропия вещества k, 298 К, Дж/(моль К)	a_k	b_k	c_k	c'_k
С₃H₈ пропан	-1	-103,85	269,91	1,72	0,27075	-0,00009448
С₃Н₄ метилацетилен	1	185,43	248,11	18,45	0,15736	0,00006017
Н₂	2	0	130,52	27,28	0,00326		50000

Таблица 4б. Значения стандартных мольных изменений свойств за счет протекания реакции
		Δ _rh^ст, кДж/моль	Δ _rs^ст, Дж/(моль K)	Δ _ra	Δ _rb	Δ _rc	Δ_rс'
		289,28	239,24	71,29	-0,10687	0,0001547	100000
Таблица 4в. Значения стандартной мольной энергии Гиббса реакции при разных температурах
T,K		580	600	660	690	700
_Δ_rg^ст, кДж/моль		144,85	139,31	122,42	113,84	110,96
K_r^p		0,9704	0,9725	0,9779	0,9804	0,9811

Информация о работе Пиролиз пропана