Расчет химической реакции, проводимой в газовой фазе в стандартных условиях (3-этил 2-метилгексан)

Для химической реакции, проводимой в газовой фазе в стандартных условиях:

   С₉Н₂₀    →   СН₄   +  С₂Н₄  + 2С₃Н₆

3-этил 2-метилгексан

1. Используя справочную литературу, рассчитать lgK_f в интервале 500-1000 К с шагом 100.

T,K	lgKfобр				lgKf реакции
	С9H20	СН4	C2H4	2С3Н6
500	-21,894	3,432	-8,412	-9,814	-2,714
600	-26,485	2,005	-7,619	-9,638	1,595
700	-29,871	0,957	-7,029	-9,553	4,693
800	-32,458	0,154	-6,69	-9,511	6,9
900	-34,507	-0,484	-6,399	-9,495	8,634
1000	-36,161	-1,001	-6,173	-9,491	10,005

lgK_f= 2*lgK_f^обр(С₃H₆) + lgK_f^обр(С₂H₄) + lgK_f^обр(СH₄) - lgK_f^обр(С₉H₂₀)

lgK_f⁵⁰⁰= -9,814*2 - 8,412 + 3,432 +21,894 = -2,714ккал

lgK_f⁶⁰⁰= -2*9,638 – 7,619 +2,005 + 26,485 = 1,595 ккал

lgK_f⁷⁰⁰= -2*9,553 -7,029 +0,957 + 29,871 = 4,693 ккал

lgK_f⁸⁰⁰= -2*9,511 – 6,69 + 0,154 + 32,458 =6,9 ккал

lgK_f⁹⁰⁰= -2*9,495 - 6,399 - 0,484 + 34,507 = 8,634 ккал

lgK_f¹⁰⁰⁰= -2*9,491 – 6,173 – 1,001 + 36,161 =10,005 ккал

2. Вычислить составы равновесной смеси при температуре 500 и давлениях 1, 10, 20, 35, 50  атм.

а) T=50 К                                  

    p=1 атм                                                                

                          С₉H₂₀       =              СН₄        +       C₂H₄           +         2С₃Н₆

lgKp(600)	-26,485	2,005	-7,619	-9,638
Tкр	583,9	190,55	282,6	364,9
Ркр	23,2	45,41	50,5	46,6
Zкр	0,27	0,27	0,27	0,27
π	0,04	0,02	0,02	0,02
τ	1,03	3,15	2,12	1,64
γ	1	1	1	1
ω	0,002	0,125	0,218	0,655
N	0,0005	0,250	0,250	0,500

 Для С₉H₂₀

Отсутствующие критические параметры рассчитываю по методу Лидерсена.

Структурные группы	число групп	∆т	∆р
- CH3	4	0,02	0,227
- СН2 -	3	0,02	0,227
- СН <	2	0,012	0,21
∑		0,164	2,009

=0,567 + ∑∆т – (∑∆т)²

=0,704

π=p/p_кр

τ=T/T_кр

π=1/23,2=0,04.

τ=500/583,9=1,03.

При низких давлениях (1 атм) фугитивность равна давлению, γ =1

Для СH₄

π=1/45,4=0,02.

τ=500/190,55=3,15.

 γ=1.

Для С₂H₂ 

π=1/50,5 =0,02

τ==500/282,5 =2,12.

 γ=1.

Для С₃H₆ 

π=1/46,6 =0,02

τ==500/364,9 =1,64.

 γ=1.

= 1

lgK_γ=0

LgK_N=LgK_f -LgK_Y - 3*LgP

 LgK_N = 1,595                                                        

А = В + С + 2D

Зная константу равновесия, определяем х и находим состав равновесной смеси.

Х находим методом интерполяции, из таблиц. 

x	lgKn
0,995	1,093
X = 0,998	1,595
0,999	1,795

;   ;  

;   ;  

б) T=500 К                                

p=10 атм     

                          С₉H₂₀       =              СН₄        +       C₂H₄           +         2С₃Н₆

lgKp(600)	-26,485	2,005	-7,619	-9,638
Tкр	583,9	190,55	282,6	364,9
Ркр	23,2	45,41	50,5	46,6
Zкр	0,27	0,27	0,27	0,27
π	0,43	0,22	0,20	0,21
τ	1,03	3,15	2,12	1,64
γ	0,9	0,99	0,99	0,99
ω	0,480	0,065	0,114	0,341
N	0,1876	0,203	0,203	0,406

Для С₉H₂₀

π=10/23,2=0,43.

τ=500/583,9=1,03.

По графику зависимости γ=f(π, τ) находим γ=0.90.

Для СH₄

π=10/45,4=0,22.

τ=500/190,55=3,15.

По графику зависимости γ=f(π, τ) находим γ=0.99.

Для С₂H₂ 

π=10/50,5 =0,2

τ=500/282,5 =2,12.

По графику зависимости γ=f(π, τ) находим γ=0.99.

Для С₃H₆ 

π=10/46,6 =0,21

τ==500/364,9 =1,64.

По графику зависимости γ=f(π, τ) находим γ=0.99.

= 1.089

lgK_γ=0.037

LgK_N=LgK_f -LgK_Y - 3*LgP

 LgK_N = -1.442                                                       

x	lgKn
0,50	-1,495
X = 0,52	-1,442
0,60	-1,228

;   ;  

;   ;  

б) T=500 К                                

p=20 атм     

                          С₉H₂₀       =              СН₄        +       C₂H₄           +         2С₃Н₆