ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Давление из "Химическая термодинамика" Рассмотрим влияние температуры, давления, наличия инертного газа, соотношения между реагентами и степени дисперсности на выход продуктов реакции. Очевидно, любое изменение условий, увеличивающее правую часть (XIV, 13), увеличит и степень протекания реакции. [c.476] В соответствии с уравнением AG = ДЯ — Т AS судить о влиянии температуры можно и по знаку Д5 при Д5 О нагревание благоприятствует процессу, при Д5 О — наоборот. Оба критерия (ДЯ и AS) приводят к тождественным результатам, так как речь идет о влиянии Т на равновесие, когда ДС = О, т. е. справедливо равенство АН — TAS (а ТФО). Ясно также и то, что если знак Д5 (ДЯ) определяет направление смещения равновесия, то абсолютное значение AS (АН) определяет степень его смещения. Важно и то, и другое. [c.477] В исследовательских работах равновесие изучается в условиях, практически совпадающих с изотермическими производственные процессы являются промежуточными между изотермическими и адиабатными. К изотермическим приближаются реакции с малыми тепловыми эффектами и со сравнительно значительными тепловыми эффектами в условиях хорошего теплообмена. [c.477] Если процесс экзотермичен, то равновесный выход в адиабатном процессе значительно меньше, чем в изотермическом (синтез метанола, контактное получение SO2 и, т. д.). В подобных случаях иногда целесообразно проводить процесс в две стадии с промежуточным охлаждением это позволяет попутно использовать теплоту для подогрева исходных веществ и осуществлять терморегулировку процесса. [c.477] Пример /2. На основании анализа, приведенного в условии примера 8 (с. 471) уравнения Д0° = ф(Т ) для реакции С -Ь СО2 = 2С0, ответить на следующие вопросы. [c.477] Решение. Решение вытекает из принципа Ле-Шателье и обусловлено эндотермичностью процесса восстановления СО2. [c.477] Следовательно, процесс нужно вести при 700. Кроме тогр, необходимо нагревать водяной газ перед впуском его в реакционную камеру (чтобы предупредить соприкосновение холодного газа с реакционной массой). [c.478] СО-Ь 2Н2 = СНзОН (г). [c.478] Эти данные наносим на график (см. рис, 183) пересечение построенных кривых дает искомый результат 4,5% СНзОН и 383 °С (конечная температура процесса). Таким образом, адиабатность процесса приводит к уменьшению выхода более чем в 12 раз по сравнению с результатом изотермического проведения реакции (см. решение примера 4, с. 468). [c.479] Аналогичный расчет может быть произведен для других условий. На рис. 183 приведены результаты вычисления для начальной температуры 300 °С н для давлений в 200 и 300 атм. Пунктиром нанесены. результаты приближенного расчета с учетом (в тепловом балансе) влияния давления на энтальпию реагентов (см. рис. 42, с. 173). Изменение выхода метанола и температуры в зоне реакции обусловлено различным изменением Я с Р. При температурах, далеких от критических, влиянием давления можно пренебречь. [c.479] Если необходимо произвести расчет для условий заданного теплообмена, то в (а) нужно учесть потери теплоты, тогда при неизменном положении кривых x 6) = ф(7 ) линии Х(а) = ф(Г) поднимаются следовательно, температура в реакционной зоне уменьшается, а степень превращения увеличивается. [c.479] Характер влияния давления на равновесный выход в соответствии с (XIV, 13) определяется знаком разности числа молей газообразных реагентов Дп и зависимостью /Су от давления. [c.479] Аналогичное явление происходит при синтезе аммиака, когда повышение выходов при высоких давлениях с уменьшением количества реагирующих веществ обусловлено большим уменьшением по сравнению с уменьшением и Этим обусловлено увеличение Кр с Р отношение Р(/Р для ННз увеличивается в большей степени, чем для N2 и Нг, т. е. содержание ННз в равновесной смеси возрастает быстрее, чем это вытекает из (XIV, 7) получаемый по этому уравнению преуменьшенный выход МНз объясняется. [c.480] Влияние Р на у иногда приходится учитывать и при не очень значительных давлениях, особенно если реакция протекает без изменения объема (например, реакции изомеризации). В этом случае изменение выхода может быть вызвано сравнительно небольшим изменением Р. [c.481] Расчет такого равновесия следует проводить более тщательно, чем для случаев с АпфО, когда путем незначительного изменения давления легко сдвинуть равновесие в желательном направлении и тем самым исправить вычисления. Так, если в расчете синтеза этанола из С2Н4 и Н20,(г) допущена ошибка в значении константы равновесия в 100%, то переход к истинному значению будет отвечать изменению давления с 1 до- атм. [c.481] Расчет произвести для Г = 298 1400 К и Р = 1 20 000 атм. [c.481] С помощью этого уравнения вычисляем значения ЛО = (р(Р,Г). Результаты расчета нанесены на рис. 184. Учитывая ошибки Д0° и значительность погрешности экстраполяции уравнения ДО = (р(Т,Р) и особенно Ср = ф(Т ) на очень высокие давления, все-таки можно с уверенностью сказать, что при давлениях порядка 20 ООО атм получение искусственного алмаза принципиально осуществимо. Чтобы добиться приемлемых скоростей, надо повысить температуру это потребует увеличения давления до 25 ООО—30 ООО атм. Промышленный синтез алмаза при высоких давлениях в настоящее время успешно осуществлен. [c.482] Вернуться к основной статье