Получение изопропанола

А)Для основной реакции

Qr=-∆Hr,t∙G

G=0,1525 кмоль/мин

T=753K

∆H0298=å∆Hпрод-å∆Hисх

∆H0298=-257,53+241,81-20,41=-36,13 103 кДж/моль

∆a= å(νапр)- å ( νаисх)

∆b= å(νbпр)- å ( νbисх)

∆c= å(νcпр)- å ( νcисх)

∆c/ = å(νc/ пр)- å ( νc/ исх)

∆a=a(C3H8O)-(a(C3H6)+ a(H2O)) =13,10-12,44-30=-29,34

∆b=b(C3H8O)-(b(C3H6)+b(H2O))=(277-10,71-188,38)∙10-3=78,41∙10-3

∆c= c(C3H8O)-(c(C3H6)+c(H2O))=(-98,44+47,6)10-6=-50,84∙10-6

∆c'=-0,33∙105

∆Hr,t=ΔH298+Δa(T-298)+Δb/2(T2-2982)+Δc/3(T3-2983)+Δd/4(T4-2984)+

+Δc'(1/298-1/T)

∆Hr,513

=-36130+(-29,34)(513-298)+78,41∙10-3/2(5132-2982)-(50,84∙10-6) /3(5133-2983)-0,33∙105(1/513-1/298)=-37487,895 Дж/моль

Qr=37487,895∙12,92 =484343,6 кДж/ч

Б)Для поболчной реакции

G=1,52

∆H0298 =-318,52-(2· 20,41-241,81)=-117,53 103 Дж/моль

∆a=a(C6H14O)-(2 a(C3H6)+a(H2O))=7,49-(2· 12,44+30)=-47,39

∆b=b(C6H14O)-(2 b(C3H6)+b(H2O))=(583,95-(2 ·188,38+10,71))∙ 10-3 = 196,48· 10-3

∆c=c(C6H14O)-(2 c(C3H6)+c(H2O))=( -302,2-(2(-47,6)+0))∙ 10-6 =-207· 10-6

∆c'= -c'(H2O)=-0,33 ∙105

∆Hr,513

=-177,53· 103-47,79 ·215+196,48 ·10-3/2 (174365)-207· 10-6 ·108542105-46,41 =-118211,04 Дж/моль

Qr=118211,04· 1,52Дж/моль

åQг= Qrосн+ Qr поб =484343,6+179680,78= 664024,38 кДж/ч

4. Рассчитаем количество тепла идущее на нагрев исходных веществ до температуры химической реакции.

Qiнагр=Gi∙Cpi∙(Tj-Ti)

Cpi- рассчитываем, исходя из средней температуры.

Tср=Tj+Ti/2=(513+373)/2=443K

Cpi(C3H6)=12.44+188.38∙10∙443+(-47.6)∙10-6∙443=86,552Дж/моль к

Qнагр(C3H6)=17,92∙86,552∙140=217141,658 кДж/ч

Cp(C3H8)=1,72+270,75∙10-3∙443-94,48∙10-6 ∙4432=103,12 Дж/моль к

Qнагр(C3H8)=0,53∙103,12∙140=7651,504 кДж/ч

Cpi(H2O)=30+10.71· 10-3 ·443+0.33 ·105 443-2=34,913 Дж/моль

Qiнагр(H2O)=53,76· 34,913·140=262769,2 кДж/ ч

åQiнагр=217141,658+7651,504+262769,2=487562,362 кДж/ч

5. Рассчитаем количество тепла составляющего потери от прихода.

Qпотери=%потерь∙Qприх

Qприх=Qi+Qr=1212693,545 +664024,38 =1876717,925 кДж/ч

Qпотери=0,05∙1876717,925=93835,896кДж/ч

6. Определим тепловую нагрузку на реактор т.е.рассчитаем количество тепла отводимого или приводимого химической реакции.

+Qf=Qрасх-Qприх

Qрасх=∑Qj +∑Qпотер+∑Qiнагр

Qрасх=1883605,652+93835,896+487562,362=2465003,91 кДж/ч

+Qf=2465003,91-1876717,925=588285,985 кДж/ч

Qf>0 реакция экзотермическая, надо подводить тепло в этом количестве.

7. Рассчитаем поверхность теплообмена реактора.

F=Qf / Kt∙Δt

Kt- коэффициент теплопередачи.

Δt-разность температур.

Kt=100

Δt=513-373=140 К

F=588285,985 103 /(1400∙100· 3600)=11,67 м2

Таблица 4

Тепловой баланс реакции