1.2 Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1

Константа равновесия может быть найдена расчетным методом по уравнению (1.3) [1]:

^, (1.3)

где Кр – константа равновесия химической реакции, атм^-4;

R – универсальная газовая постоянная, ккал/(К · моль).

1.2.1 Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 при температуре 300 К

1) Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-1 (1.3)

ln Кр₁ = -(-0,052)/(1,987 · 10^-3 · 300) = 0,0973;

Кр₁ = 1,102 атм^-4.

2) Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-2 (1.3)

ln Кр₂ = -1,06/(1,987 · 10^-3 · 300) = -1,768;

Кр₂ = 0,1707 атм^-4.

1.2.2 Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 при температуре 350 К

1) Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-1 (1.3)

ln Кр₁ = -1,554/(1,987 · 10^-3 · 350) = -2,2345;

Кр₁ = 0,10704 атм^-4.

2) Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-2 (1.3)

ln Кр₂ = -3,258)/(1,987 · 10^-3 · 350) = -4,685;

Кр₂ = 9,233 атм^-4.

1.2.3 Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 при температуре 400 К

1) Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-1 (1.3)

ln Кр₁ = -3,22/(1,987 · 10^-3 · 400) = -3,976;

Кр₁ = 0,01876 атм^-4.

2) Расчёт константы равновесия процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-2 (1.3)

ln Кр₂ = -5,574/(1,987 · 10^-3 · 400) = -6,937;

Кр₂ = 0,0009712 атм^-4.

1.3 Мольный баланс процесса гидратации пентена-1

Таблица 1.13 – Мольный баланс процесса гидратации пентена-1

	1–С5Н10	Н2О	1-С5Н11ОН	2-С5Н11ОН
nio	1	1	–	–
ni	(1 – x1 – x2)	(1 – x1 – x2)	x1	x2

∑ n_i = 1–x₁ – x₂ + 1–x₁ – x₂ + x₁ + x₂ = 2 – x₁ – x₂ = 2 – x_А,

где х_A – равновесная степень превращения.

1.4 Расчёт равновесной степени превращения и состав равновесной мольной доли компонентов в смеси для реакции гидратации пентена-1

, (1.4)

, (1.5)

где Р_общ – общее давление системы, атм;

n_B, n_A, n_Y, n_C – число молей соответствующего компонента.

, (1.6)

, (1.7)

Состав мольной доли компонентов в смеси рассчитывается по уравнению (1.8) [1]:

, (1.8)

где N_i – мольная доля i-го компонента.

1.4.1 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов в смеси при температуре 300 к

Далее средствами MS Excel с помощью надстройки “Поиск решения” нужно подобрать x₂ при условии, что

Получилось, что

x₁ = 0,02916, x₂ = 0,04517, x_A = 0,02916 + 0,04517 = 0,3368

n_A = 1 – х_A = 1 – 0,3367 = 0,6632 моль;

n_B = x₁ = 0,2916 моль;

n_С = x₂ = 0,04517 моль;

n_Y = 1 – х_A = 0,6632 моль;

∑ n_i = 2 – х_A = 1,6632 моль.

N_A = 0,6632 / 1,6632 = 0,3988;

N_B = 0,2916 / 1,6632 = 0,1753;

N_C = 0,04517 / 1,6632 = 0,02716;

N_У = 0,6632 / 1,6632 = 0,3988.