- •Глава 1. Cтехиометрия и материальные расчеты химической реакции
- •Примеры решения задач
- •1.2. Задачи для самостоятельного решения
- •1.2.1. Материальные расчеты по молям
- •1.2.2. Материальные расчеты по мольному потоку
- •1.2.3. Простые и сложные реакции
- •1.2.4. Задачи с изменением объема
- •Глава 2. Термодинамика химических реакций
- •2.1. Примеры решения задач
- •2C3h6↔н-c6h12↔ транс-c6h12
- •2.2. Задачи для самостоятельного решения
- •2.2.1. Расчет теплоты химической реакции
- •2.2.2. Расчет константы равновесия в случае простой реакции
- •2.2.3. Расчет константы равновесия при параллельно протекающих реакциях
- •2, 2, 3, 3-Тетраметилбутан
- •II) 2с3н6↔с6н12 (1-гексен)
- •II) 2с3н6↔с6н12 (1-гексен)
- •II) 2с3н6↔с6н12 (1-гексен)
- •2.2.4. Расчет константы равновесия при последовательно протекающих реакциях
- •2С3н6↔ н-с6н12 ↔с6н12 (транс-2-гексен)
- •2.2.5. Расчет константы равновесия в неидеальных газовых системах
- •Глава 3. Кинетика
- •3. 1. Примеры решения задач
- •3. 2. Задачи для самостоятельного решения
- •3. Разложение паров пропионового альдегида при нагревании в кварцевом сосуде протекает как гомогенная реакция первого порядка по уравнению
- •Глава 4. Реактора
- •4.1. Удельная производительность при расчете реакторов
- •1) Начальные концентрации или парциальные давления компонентов;
- •2) Мольные соотношения реагентов рив;
- •3) Мольные соотношения реагентов рис;
- •1 Реактор:
- •2 Реактор:
- •4.2. Селективность и основы выбора реакционного узла с точки зрения селективности реакций разных типов
- •4.3. Расчет селективности в случае параллельно протекающих реакций
- •4.4. Влияние условий процесса на селективность
- •Целевая реакция имеет более высокий порядок(рис)
- •Целевая реакция имеет более высокий порядок(рив)
- •Случай с последовательными реакциями
- •4.5. Задчи для самостоятельного решения
- •4.5.1. Расчет производительности реакторов
- •4.5.2. Расчет селективности реакторов
- •4.5.3. Характеристическое уравнение реакторов
2.2.3. Расчет константы равновесия при параллельно протекающих реакциях
1. Рассчитать состав равновесной смеси, получающийся при изомеризации этилбензола при 600 К и 1 атм. Возможные параллельные реакции
Использовать следующие данные:
|
ЭБ |
О-ксилол |
М-ксилол |
П-ксилол |
ΔG600, ккал/моль |
57,646 |
55,099 |
56,103 |
56,060 |
2. Рассчитать состав равновесной смеси, получающийся при изомеризации этилбензола при 700 К и 1атм. Возможные параллельные реакции
Использовать следующие данные:
|
ЭБ |
О-ксилол |
М-ксилол |
П-ксилол |
ΔG600, ккал/моль |
57,646 |
56,103 |
55,099 |
56,060 |
3. Рассчитать состав равновесной смеси, получающийся при изомеризации этилбензола при 800 К и 2 атм. Возможные параллельные реакции
Использовать следующие данные:
|
ЭБ |
О-ксилол |
М-ксилол |
П-ксилол |
ΔG600, ккал/моль |
57,646 |
55,099 |
56,103 |
56,060 |
4. При алкилировании изобутана 1-бутеном возможны следующие реакции:
I) изо-С4Н10 + изо-С4Н8 ↔ СН3—С(СН3)2—С(СН3)2—СН3
2, 2, 3, 3-Тетраметилбутан
II) изо-С4Н10 + изо-С4Н8 ↔ СН3—С(СН3)2—СН2—СН(СН3)—СН3
2, 2, 4-триметилпентан
Рассчитать состав равновесной смеси при 500 К и 10 атм, если исходные вещества взяты в эквимолекулярных количествах. Реакция идет в газовой фазе.
5. В реакторе одновременно протекают реакции алкилирования и полимеризации при 500 К и 1 атм
I) С3Н6 + С4Н10 ↔ С7Н16 (2,3-диметилпентан)
II) 2с3н6↔с6н12 (1-гексен)
Константы равновесия для первой реакции Кр = 34,5; для второй Кр = 7,19. Каков теоретический выход, если для проведения реакций в одном случае взято по одному молю С3Н6 и С4Н10, в другом — 3 моля С3Н6 и 1 моль С4Н10? Реакция протекает в газовой фазе.
6. В реакторе одновременно протекают реакции алкилирования и полимеризации при 500 К и 1 атм
I) С3Н6 + С4Н10 ↔ С7Н16 (2,3-диметилпентан)
II) 2с3н6↔с6н12 (1-гексен)
Константы равновесия для первой реакции Кр = 36,5; для второй Кр = 8,17. Каков теоретический выход, если для проведения реакций взято по одному молю С3Н6 и С4Н10? Реакция протекает в газовой фазе.
7. В реакторе одновременно протекают реакции алкилирования и полимеризации при 500 К и 1 атм
I) С3Н6 + С4Н10 ↔ С7Н16 (2,3-диметилпентан)
II) 2с3н6↔с6н12 (1-гексен)
Константы равновесия для первой реакции Кр = 36,5; для второй Кр = 8,17. Каков теоретический выход, если для проведения реакций взято 2 моля С3Н6 и 1 моль С4Н10? Реакция протекает в газовой фазе.
8. Определить состав равновесной газовой смеси, получающейся в процессе изомеризации этилбензола в ксилолы при 700 К и 1 атм, если известны константы равновесия реакций
С2Н5С6Н5↔о-С6Н4(СН3)2; Кр = 2,68
С2Н5С6Н5↔п-С6Н4(СН3)2； Кр = 2,58
С2Н5С6Н5↔м-С6Н4(СН3)2； КР = 5,74
Для реакции взят 1 моль этилбензола.
9. Определить состав равновесной газовой смеси, получающейся в процессе изомеризации этилбензола в ксилолы при 600 К и 1 атм, если известны константы равновесия реакций
С2Н5С6Н5↔о-С6Н4(СН3)2; Кр = 2,68
С2Н5С6Н5↔п-С6Н4(СН3)2； Кр = 2,58
С2Н5С6Н5↔м-С6Н4(СН3)2； КР = 5,74
Для реакции взят 2 моль этилбензола.
10. Определить состав равновесной газовой смеси, получающейся в процессе изомеризации этилбензола в ксилолы при 700 К и 0,5 атм, если известны константы равновесия реакций
С2Н5С6Н5↔о-С6Н4(СН3)2; Кр = 2,68
С2Н5С6Н5↔п-С6Н4(СН3)2； Кр = 2,58
С2Н5С6Н5↔м-С6Н4(СН3)2； КР = 5,74
Для реакции взят 1 моль этилбензола.
11. Определить состав равновесной газовой смеси, получающейся в процессе изомеризации этилбензола в ксилолы при 800 К и 1 атм, если известны константы равновесия реакций
С2Н5С6Н5↔о-С6Н4(СН3)2; Кр = 2,68
С2Н5С6Н5↔п-С6Н4(СН3)2； Кр = 2,58
С2Н5С6Н5↔м-С6Н4(СН3)2； КР = 5,74
Для реакции взят 2 моль этилбензола.
12. Рассчитать выход ароматических углеводородов, получающихся в процессе ароматизации 1 моля н-октана при 550 К и 1 атм в газовой фазе
С8Н18↔п-С6Н4(СН3)2+4Н2; Кр = 1,01
С8Н18↔м-С6Н4(СН3)2+4Н2; Кр = 2,286
С8Н18↔о-С6Н4(СН3)2+4Н2; Кр = 0,933
С8Н18↔С6Н5С2Н5+4Н2; Кр = 0,207
13. Определить теоретически возможный выход бутенов при 1000 К и 1 атм в следующих параллельно протекающих реакциях:
СН3(СН2)2СН3↔1-бутен+Н2
СН3(СН2)2СН3↔цис-2-бутен+Н2
СН3(СН2)2СН3↔транс-2-бутен + Н2
СН3(СН2)2СН3↔метил-2-пропен+Н2
В исходной реакционной смеси содержится 1 моль н-бутана.
14. Вычислить состав равновесной смеси для параллельно протекающих газовых реакций
С3Н8↔2H2 + СНССН3
С3Н8↔2Н2+СН2=С=СН2
при 1000 К и 0,5 атм. Для реакции взят 1 моль пропана.
15. Определить равновесный состав смеси в результате гидрокрекинга н-додекана при 800 К и 20 атм. Исходная газовая смесь эквимолекулярная. Образуются следующие продукты:
С12Н26 + H2↔ 2 н-С6Н14
С12Н26 + H2↔ н-С5Н12 + н-С7Н16
С12Н26 + H2↔ н-С4Н10 + н-С8Н18
Использовать следующие данные:
Соединение |
ΔG800, ккал/моль |
С12Н26 |
159,7 |
н-С6Н14 |
73,08 |
н-С5Н12 |
58,77 |
н-С7Н16 |
87,45 |
н-С4Н10 |
44,21 |
н-С8Н18 |
101,9 |
Считать газы идеальными.
16. Вычислить состав равновесной смеси реакции гидрокрекинга н-тетрадекана C14H30 при 850 К и 10 атм.
C14H30 (г) +2Н2↔СН4+С4Н10+ н-С9Н20(г); lgKp= 7,34
C14H30 (г) +2Н2↔С2Н6+ н-С5Н12+ н-С7Н16(г); lgKp= 6,845
C14H30 (г) +2Н2↔ С2Н6+ н-С4Н10+ н-С8Н18(г); lgKp= 6,875
Для реакции взяты 1 моль тетрадекана и 2 моля водорода.
17. При пиролизе пропана протекают следующие реакции:
С3Н8↔ C3H6 +Н2
С3Н8↔ C2H4 +СН4
Рассчитать состав при равновесии, если реакция проводится при 1000 К и 1 атм в газовой фазе.
18. Вычислить состав равновесной смеси газообразной реакции изомеризации 1 моля 1-бутена при 1 атм в интервале температур от 400 до 900 К. Изомеризация идет по уравнениям
СН2=СН—СН2—СН3 ↔ СН3—СН=СН—СН3 (цис)
СН2=СН—СН2—СН3 ↔ СН3—СН=СН—СН3 (транс)
СН2=СН—СН2—СН3 ↔ СН2=С(СН3)2
По результатам построить графическую зависимость равновесного состава от температуры.
19. Рассчитать выход ароматических углеводородов, получающихся в процессе ароматизации 1 моля н-октана при 700 К и 1 атм в газовой фазе
С8Н18↔п-С6Н4(СН3)2+4Н2; Кр = 1,01
С8Н18↔м-С6Н4(СН3)2+4Н2; Кр = 2,286
С8Н18↔о-С6Н4(СН3)2+4Н2; Кр = 0,933
С8Н18↔С6Н5С2Н5+4Н2; Кр = 0,207
20. Определить равновесный состав смеси в результате гидрокрекинга н-додекана при 700 К и 1 атм. Исходная газовая смесь эквимолекулярная. Образуются следующие продукты:
С12Н26 + H2↔ 2 н-С6Н14
С12Н26 + H2↔ н-С5Н12 + н-С7Н16
С12Н26 + H2↔ н-С4Н10 + н-С8Н18
Использовать следующие данные:
Соединение |
ΔG800, ккал/моль |
С12Н26 |
159,7 |
н-С6Н14 |
73,08 |
н-С5Н12 |
58,77 |
н-С7Н16 |
87,45 |
н-С4Н10 |
44,21 |
н-С8Н18 |
101,9 |
Считать газы идеальными.