ії
Термодинамічна велічінаВеществоK2CO3H2OCO2KHCO3, кДж/моль - 1150,18-285,83-393,51-959,5, Дж/моль · К155,5268,95213,66128,7
Реакція йде з невеликим виділенням тепла (екзотермічна), для зміщення рівноваги до продуктів необхідно відводити тепло від системи. За рахунок подальшого застосування відведеного тепла до інших процесів можемо знизити витрати на енергію (вторинний енергоресурс).
Дж/моль · K
Процес важко здійснити при атмосферному тиску, так як ентропія негативна. Визначимо температуру початку реакції, використовуючи таку умову:
На основі температури початку реакції виберемо температурний інтервал розрахунку енергії Гіббса: 300600 К. За допомогою ентропійного методу проведемо розрахунок при різних температурах:
=89480 300 · (182,13) ??= 34841 Дж/моль
=89480 400 · (182,13) ??= 16628 Дж/моль
=89480 430 · (182,13) ??= 11164 Дж/моль
=89480 460 · (182,13) ??= 5700,2 Дж/моль
=89480 500 · (182,13) ??= +1585 Дж/моль
=89480 600 · (182,13) ??= 19798 Дж/моль
Відобразимо отримані дані на графіку (рис. 4.1) в координатах. Зробимо висновок про вплив температури на протікання реакції. Термодинамічна ймовірність протікання основної реакції зі збільшенням температури зменшується, необхідність відведення тепла від системи підтверджується.
Рис. 4.1.1 Графік залежності енергії Гіббса від температури
аміак двоокис вуглець абсорбція
Залежність константи рівноваги від температури може бути представлена ??у вигляді рівняння:
Розрахуємо значення констант рівноваги в зазначеному інтервалі температур, результати представимо у вигляді таблиці 4.2. Побудуємо графік залежності константи рівноваги від температури протікання процесу.
Таблиця 4.1.2
Значення константи рівноваги основної реакції при різних температурах
Температура, КK2CO3 + H2O + CO2=2 KHCO3lgKpKp3006,0739,3 10134002,174149,2504301,35822,7904600,6484,447500-0,1660,683600-1,7260,019
Рис. 4.1.2 Графік залежності константи рівноваги від температури
Термодинамічний аналіз процесу очищення конвертованого газу від діоксиду вуглецю розчином поташу дозволив зробити наступні висновки:
1. У розглянутому інтервалі температур (300-600 К) термодинамічна ймовірність самовільного протікання процесу зменшується, про що свідчить значення енергії Гіббса.
. Згідно з принципом Ле-Шательє збільшення тиску сприяє зсуву рівноваги в бік продуктів реакції (Розчинність СО2 в гарячому розчині поташу в значній мірі залежить від парціального тиску двоокису вуглецю над розчином)
. Збільшення концентрації розчину поташу в порівнянні зі стехиометрическим веде до зміщення рівноваги в бік продуктів реакції (гранична концентрація солі в гарячому розчині 40%, тому що далі спостерігається випадання осаду); гарячі розчини поташу викликають корозійне руйнування вуглецевої сталі, тому в розчини додають інгібітори корозії.
4.2 кінетичної АНАЛІЗ
В якості побічної реакції розглянемо процес, який застосовують для виділення поглиненого газу (абсорбтіва) з абсорбенту та отримання його в чистому вигляді, а також для повторного використання абсорбенту в процесі абсорбції. Для проведення десорбції газу з рідини необхідно, щоб концентрація цього газу в газовій фазі була нижчою концентрації, що відповідає рівноважної в системі газ - рідина. На практиці для проведення процесу десорбції використовують три наступних методу:
· отгонку в струмі інертного газу або водяної пари;
· отгонку під дією підводиться до абсорбенту теплоти;
· отгонку при зниженні тиску над абсорбентом
Враховуючи термодинамічну ймовірність самовільного протікання основної реакції, укладаємо, що в інтервалі температур 300-600 К можливе протікання зворотної реакції (десорбції газу), при підбиттям тепла до системи.
У загальному випадку метод хемосорбціонних очищення володіє рядом особливостей оп порівнянні з фізичною абсорбцією:
· Можливість абсорбції при низькому парціальному тиску внаслідок більш високої поглотительной абсорбції розчину;
· Відносно мала циркуляція розчину і відповідно невелика витрата енергії на перекачування сорбенту;
· Регенерацію здійснюють, як правило, шляхом нагрівання в поєднанні зі скиданням тиску, при цьому витрата тепла на десорбції відносно невеликий;
· Регенерацію проводять часто при кипінні абсорбенту, його пари можуть грати роль десорбируют агента;
· Можливість проведення вельми тонкого очищення...
