5 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов

n_b · (Р_общ) ^-4

Кр = n_а · n_y⁴ · (∑n_i) ^-4 , (5.1)

где Р_общ - общее давление системы, атм;

n_{а ,} n_y, n_b – число молей соответствующего компонента.

х_а · (5 – 4 · х_а)⁴

Кр = (1- х_а) · (4 - 4· х_а)⁴ · Р_общ⁴, (5.2)

n_i

N_i = ∑ n_i, (5.3)

где N_i – мольная доля i-го компонента.

5.1 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов при давлении 1 атм и температуре 550 К

х_а · (5 – 4 · х_а)⁴

2,785 = (1- х_а) · (4 - 4· х_а)⁴ ;

х_а = 0,406.

n_а = 1 – 0,406 = 0,594 моль.

n_y = 4 – 4 · 0,406 = 2,376 моль.

n_d = 0,406 моль.

∑ n_i = 3,376 моль.

N_а = 0,176.

N_y = 0,704.

N_b = 0,120.

∑ N_i = 1,000.

5.2 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов при давлении 5 атм и температуре 550 К

х_а · (5 – 4 · х_а)⁴

2,756 = (1- х_а) · (4 - 4· х_а)⁴ ·5⁴;

х_а = 0,9059

n_а = 1 – 0,9059 = 0,094 моль.

n_y = 4 – 4 · 0,9059= 0,376 моль.

n_d = 0,9059моль.

∑ n_i = 1,376 моль.

N_а = 0,068.

N_y = 0,274.

N_b = 0,658.

∑ N_i = 1,000.

5.3 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов при давлении 10 атм и температуре 550 К

х_а · (5 – 4 · х_а)⁴

2,690 = (1- х_а) · (4 - 4· х_а)⁴ ·10⁴;

х_а = 0,951

n_а = 1 – 0,951 = 0,049 моль.

n_y = 4 – 4 · 0,951= 0,196 моль.

n_d = 0,951моль.

∑ n_i = 1,196 моль.

N_а = 0,041.

N_y = 0,164.

N_b = 0,795.

∑ N_i = 1,000.

5.4 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов при давлении 30 атм и температуре 550 К

х_а · (5 – 4 · х_а)⁴

1,829 = (1- х_а) · (4 - 4· х_а)⁴ ·30⁴;

х_а = 0,9796

n_а = 1 – 0,9796 = 0,0204 моль.

n_y = 4 – 4 · 0,9796= 0,0816 моль.

n_d = 0,9796моль.

∑ n_i = 1,0816 моль.

N_а = 0,019.

N_y = 0,075.

N_b = 0,906.

∑ N_i = 1,000.

6 Расчёт теплового эффекта реакции по методу Франклина [1]

6.1 Расчёт теплового эффекта образования толуола

Таблица 5 – Тепловой эффект образования толуола

	∆ Нºт, ккал/моль
− СН3 −	- 11,310
− СН −	5,000 · 2,855
> С −	5,625
∑	8,590

∆ Нº_т = 8,590 ккал/моль.

6.2 Расчёт теплового эффекта образования водорода

∆ Нº_т = 0,000 ккал/моль

6.3 Расчёт теплового эффекта образования н – гептана

Таблица 6 – Тепловой эффект образования н – гептана

	∆ Нºт, ккал/моль
− СН3 −	- 11,310 · 2,000
− СН2 −	- 5,555 · 5,000
∑	-50,395

∆ Нº_т = - 50,395 ккал/моль.

6.4 Расчёт теплового эффекта процесса гидрирования толуола

∆ Нº_{т х.р.} = - 50,395 – 8,590 = - 58,985 ккал/моль = - 2471,472 кДж/кг н – С₇Н₁₆.

Таблица 6 – Расчётные данные для процесса гидрирования толуола

Температура проведения процесса 550 К

	1,000 атм	5,000 атм	10,000 атм	30,000 атм
∆Gºхр , ккал/моль	- 1,119
∆Gºхр , ккал/моль (справочная) [3]	- 1,285
∆ Нºт х.р, кДж/кг н – С7Н16	- 2471,472
∆ Нºт х.р, кДж/кг н – С7Н16 (справочная) [3]	- 2489,91
Кр	2,785	2,756	2,690	1,829
Nа	0,176	0,068	0,041	0,019
Nу	0,704	0,274	0,164	0,075
Nb	0,120	0,658	0,795	0,0906
nа, моль	0,594	0,094	0,049	0,021
nу, моль	2,376	0,376	0,196	0,082
nb, моль	0,406	0,906	0,951	0,980
ха	0,406	0,906	0,951	0,980

На основании данных таблицы 6 построены графические зависимости

мольной доли компонента от общего давления системы.

Давление

Рисунок 1 – Зависимость мольной доли толуола от общего давления системы.

Давление

Рисунок 2 – Зависимость мольной доли водорода от общего давления системы.

Давление

Рисунок 3 – Зависимость мольной доли н - гептана от общего давления системы.