1.4.2 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов в смеси при температуре 350 к

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

Получилось, что

x₁ = 0,04927, x₂ = 0,00425, x_A = 0,0493 + 0,0042 = 0,0535

n_A = 1 – х_A = 1 – 0,0535 = 0,9465 моль;

n_B = x₁ = 0,0493 моль;

n_С = x₂ = 0,0042 моль;

n_Y = 1 – х_A = 0,9465 моль;

∑ n_i = 2 – х_A = 1,9465 моль.

N_A = 0,9465 / 1,9465 = 0,4863;

N_B = 0,0493 / 1,9465 = 0,0253;

N_C = 0,0042 / 1,9465 = 0,0022;

N_У = 0,9465 / 1,6632 = 0,4863.

1.4.3 Расчёт равновесной степени превращения и равновесной мольной доли компонентов в смеси при температуре 400 к

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

Получилось, что

x₁ = 0,00925, x₂ = 0,00048, x_A = 0,00925 + 0,00048 = 0,00973

n_A = 1 – х_A = 1 – 0,00973 = 0,9903 моль;

n_B = x₁ = 0,0092 моль;

n_С = x₂ = 0,0005 моль;

n_Y = 1 – х_A = 0,9903 моль;

∑ n_i = 2 – х_A = 1,9903 моль.

N_A = 0,9903 / 1,9903 = 0,4976;

N_B = 0,0092 / 1, 9903 = 0,0046;

N_C = 0,0005 / 1, 9903 = 0,0002;

N_У = 0,6632 / 1, 9903 = 0,4976.

Полученные результаты сводим в таблицу 1.14.

Таблица 1.14 – Результаты расчета равновесного состава реакционной смеси

Т, К	Компонент	, моль
300	Пентен-2, А	0,6632	0,3988
	Пентанол-1, В	0,2916	0,1753
	Пентанол-2, С	0,04517	0,02716
	Вода, Y	0,6632	0,3988
350	Пентен-2, А	0,9465	0,4863
	Пентанол-1, В	0,0493	0,0253
	Пентанол-2, С	0,0042	0,0022
	Вода, Y	0,9465	0,4863
400	Пентен-2, А	0,9903	0,4976
	Пентанол-1, В	0,0092	0,0046
	Пентанол-2, С	0,0005	0,0002
	Вода, Y	0,9903	0,4976

2 Графическая зависимость N_i = f (Т)

На основании результатов, полученных в ходе расчета в пункте 1.4, построены графические зависимости мольной доли компонента от температуры.

1 - Зависимость мольной доли пентена-2 от температуры; 2 - Зависимость мольной доли воды от температуры

Рисунок 2.1 – Зависимость мольной доли пентена-2 и воды от температуры

1 - Зависимость мольной доли пентанола-1 от температуры; 2 - Зависимость мольной доли пентанола-2 от температуры

Рисунок 2.2 – Зависимость мольной доли пентанола-1

и пентанола-2 от температуры

3 Расчет селективности по «в» и «с»

Расчет селективности производится по формуле (3.1) [1]:

(3.1)

где S_Aⁱ – селективность i-го компонента;

x_i – степень превращения i-го компонента.

3.1 Расчет селективности по компонентам «В» и «С» при температуре 300 К

Расчет осуществляется по формуле (3.1)

3.2 Расчет селективности по компонентам «В» и «С» при температуре 350 К

Расчет осуществляется по формуле (3.1)

3.3 Расчет селективности по компонентам «В» и «С» при температуре 400 К

Расчет осуществляется по формуле (3.1)

4 Рассчитать тепловой эффект реакции при 300 К

Расчет теплового эффекта проводится по закону Гесса (4.1) [1].

∆Нº_т = ∑ν_i · ∆Нº_обрi ^{прод. р.} – ∑ν_i·· ∆Нº_обрi ^{исх. вещ.}, (4.1)

где ∆Нº_т – тепловой эффект химической реакции, ккал/моль;

ν_i – стехиометрический коэффициент i – го компонента в уравнении химической реакции;

∆Нº_обрi^прод.р. – тепловой эффект образования продуктов реакции, ккал/моль;

ΔНº_обрi^{исх.вещ.} – тепловой эффект образования исходных веществ, ккал/моль.

1) Расчёт теплоты образования пентанола-1.

Таблица 4.1 – Теплота образования пентанола-1

	∆Нº300, ккал/моль
− СН3	-10,13
4(> СН2)	-4,931 · 4
(− ОН)перв.	-41,912
∑	-71,76

∆Нº₃₀₀ = -71,76 ккал/моль.

2) Расчёт теплоты образования пентанола-2.

Таблица 4.2 – Теплота образования пентанола-2

	∆Нº300, ккал/моль
2(− СН3)	-10,13 · 2
2(> СН2)	-4,932 · 2
> СН −	-1,091
(− ОН)втор.	-44,897
∑	-76,112

∆Нº₃₀₀ = -76,112 ккал/моль.

3) Расчёт теплоты образования пентена-1.

Таблица 4.3 – Теплота образования пентена-1

	∆Нº300, ккал/моль
− СН3	-10,13
2(> СН2)	-4,932 · 2
СН2=СН –	14,99
∑	-5,004

∆Нº₃₀₀ = -2,435 ккал/моль.

4) Теплота образования воды [2].

∆Нº₃₀₀ = -57,80 ккал/моль.

5) Расчёт теплового эффекта процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-1по уравнению (4.1).

∆Нº_{300 х.р.} = -71,76 + 5,004 + 57,80 = -8,956 ккал/моль

6) Расчёт теплового эффекта процесса гидратации пентена-1 с получением пентанола-2 по уравнению (4.1).

∆Нº_{300 х.р.} = -76,112 + 5,004 + 57,80 = -13,308 ккал/моль

7) Расчет суммарного теплового эффекта процесса гидратации по уравнению:

Σ ∆Нº_{300 х.р.} =∆Нº_{300 х.р.} ·+∆Нº_{300 х.р.} ·(4.2)

Σ ∆Нº_{300 х.р.} = -8,956_. · 0,1753 + (-13,308)_. · 0,02716 = -3,2127 ккал/моль.