,0
в'язкість,? * 10? Па * с:
? 49,8 ° C ............................................................ .0,577
? 38,2 ° C ............................................................ .0,488
? 21,0 ° C ............................................................ .0,394
? 0,0 ° C ...................................................... .. ...... .0,320
1.2 Характеристика реакційного процесу
З 2 H 4 + 1/2 O 2=C 2 H 4 O (1)
З 2 H 4 + 3 O 2=2 CO 2 + 2 H 2 O (2)
Реакція (1) є основною, реакції (2) - побічна. Всі реакції незворотні, каталізатором служить срібло на носії.
1.3 Термодинамічний аналіз ймовірності протікання процесу
Для визначення термодинамічної можливості протікання основний і побічних реакцій при зазначених температурах (відповідно до завдання на роботу) розраховуємо енергію Гіббса для кожної реакції на кордонах температурного інтервалу.
Розрахунок енергії Гіббса ведемо за формулою Тьомкіна-Шварцмана [5]:
(1.1)
де - стандартна теплота реакції при 298 ° С, кДж/моль
; (1.2)
- різниця стандартних абсолютних ентропій продуктів реакції і вихідних речовин, кДж/моль
; (1.3)
- алгебраїчні суми коефіцієнтів температурного ряду теплоємностей
; (1.4)
; (1.5)
; (1.6)
- константи рівняння (інтеграли Тьомкіна-Шварцмана), залежні від температури. Визначаємо інтерполяцією табличних значень;
- абсолютна температура, К. Відповідно до завдання К і К
Необхідні для розрахунку дані наводяться в таблицях 1.1 і 1.2.
Таблиця 1.1 - Термодинамічні параметри речовин [3], [5], [8]
Речовина,
кДж/моль,
Дж/(моль? К) Коефіцієнти рівняння, Дж/(моль? К) ab · 10 3 c · 10 6 Вода - 68,31716,71617,996 - Оксид етилену - 12, 19058,1--- Етілен12,49652,451,00336,948-19,381Кіслород 049,0037,520,81-Діоксид вуглецю - 94,05251,0610,552,16-
Таблиця 1.2 - Інтеграли Тьомкіна-Шварцмана для заданих температур [5]
Температура, К 4830,10070,0359 · 10 3 0,0131 · 10 6 5830,18210,0699 · 10 3 0,0277 · 10 6
Визначаємо термодинамічну ймовірність протікання реакції (1). За формулами (1.2), (1.3), (1.4), (1.5), (1.6) визначаємо необхідні величини:
кДж/моль
Дж/(моль? К)
,
За формулою (1.1) визначаємо енергію Гіббса для реакції (1) при температурах 433 і 493К:
Оскільки енергія Гіббса для реакції (1) при температурах 483 і 583 К бере від'ємне значення, то в інтервалі температур від 483 до 583 К реакція (1) термодинамічно можлива.
Визначаємо термодинамічну ймовірність протікання реакції (2). За формулами (1.2), (1.3), (1.4), (1.5), (1.6) визначаємо необхідні величини:
За формулою (1.1) визначаємо енергію Гіббса для реакції (2) при температурах 433 і 493К:
Оскільки енергія Гіббса для реакції (2) при температурах 483 і 583 К бере від'ємне значення, то в інтервалі температур від 483 до 583 К реакція (2) термодинамічно можлива.
Таким чином, в інтервалі температур від 483 до 583 К все дві реакції термодинамічно можливі.
1.4 Відомості про механізм і кінетиці протікають реакцій
Особливе значення при виборі оптимальних умов окислення етилену в промисловості, при розрахунку контактних апаратів і математичному моделюванні процесу мають кінетичні закономірності, які визначають залежність швидкості реакції окислення етилену від температури, тиску, а також від концентрації реагентів і продуктів реакції.
При вивченні кінетики гетерогенно-каталітичного окислення етилену в оксид етилену нерідко виходять різні результати. Можна, однак, зробити загальний висновок, що в кінетичної області реакція окислення підпорядковується рівнянню Ленгмюра-Хіншельвуда
Цю модель часто апроксимують статечними функціями. Так, для окислення етилену в оксид етилену знайдено рівняння
(1.6)
де здаються порядки по реагентам складають
Ця відмінність в чому обумовлено умовами здійснення реакції (при надлишку етилену).
Вибір шляху підвищення селективності срібного каталізатора, а отже рентабельності каталітичного окислення етилену, визначається тим, який механізм ре...
