Химия \ Химическая технология неорганических веществ

Курсовое и дипломное проектирование. Технологическая часть: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов студентов специальности «Химическая технология неорганических веществ», страница 6

Реакция (1) получается суммированием реакций (2) - (4):

SiО₂ = Si + О₂ ΔН = - ΔН

+ Si + C = SiC ΔН = ΔН

О₂ + 2С = 2СО ΔН = 2ΔН

SiО₂ + 3С = SiC + 2СО ΔН₁ = - ΔН + ΔН + 2ΔН

Естественно, что для реакций, написанных в обратную сторону, берется значение ΔН⁰ с противоположным знаком.

Рассматриваемая реакция (1) протекает при температурах более 1300 К. При температуре 2600 К, например, значения для составляющих реакций (2) - (4) будут соответственно равны: +875000, -104900, -124100 Дж/моль образующегося вещества, а для суммарной реакции (1)

ΔН₁ = - ΔН + ΔН + 2ΔН = 875000 - 104900 - 248200 =

= 525000 Дж/моль SiO₂(SiC), т.е. реакция эндотермическая и должна быть занесена в статьи расхода тепла.

Если в справочной литературе искомые величины приведены во внесистемных единицах (кал, атм и др.) необходимо привести их к системе СИ. Коэффициенты пересчета основных физико-химических величин приведены в приложении В.

С точки зрения II закона термодинамики можно допустить, что все реакции протекают при одной температуре, которая может быть принята за начало отсчета, например, температуре окружающей среды, которая в большинстве случаев принимается равной 25 °С. Тогда все значения ΔН⁰ выбираются при температуре 298 К. В этом случае в расходных статьях теплового баланса необходимо учитывать тепло на нагрев продуктов реакции от 298 К до температуры, при которой продукты удаляются из реактора, с учетом эффектов всех дополнительных превращений (фазовых, химических), совершающихся как с продуктами реакций, так и с исходными веществами (например, дегидратация, полиморфные превращения в исходном сырье, диссоциация сложных соединений на более простые и т.п.).

Значения ΔН образования химических соединений, наиболее часто используемых в практике электротермических производств, приведены в приложении Г (таблица Г.1).

В случае, когда рассматривается большое количество реакций, более целесообразным следует считать другой метод расчета, по которому тепловые эффекты всех элементарных эндотермических реакций, для которых в справочниках указаны положительные значения ΔН⁰, заносятся в статьи расхода, а тепловые эффекты экзотермических реакций - в статьи прихода теплового баланса. Это упрощает расчеты в том отношении, что для расчетов можно пользоваться непосредственно табличными данными, не находя в соответствии с законом Гесса значения ΔН для суммарных реакций. Очевидно, что применительно к реакции (1) в статьи прихода тепла следует включить тепловые эффекты реакций карбидообразования (3) и горения углерода (4); эндотермическая реакция диссоциации кремнезема должна быть отнесена к расходным статьям теплового баланса.

Тепловые эффекты реакций рассчитываются на 1 моль (г·ат ) одного из реагирующих веществ и пересчитываются на количество этого вещества, полученное в материальном балансе.

3.6.2.1.2 Теплота образования растворов - Q_p.Эта статья имеет место для случаев, когда в процессе взаимодействия шихтовых материалов образуются сложные металлические и шлаковые растворы, при этом необходимо учесть тепловой эффект смешения компонентов; этот эффект можно характеризовать интегрально молярной энтальпией смешения.

Пример. В соответствии с материальным балансом в процессе образовалось 120 г сплава состава: 10 % [Si] и 90 % [Fe] (по массе).

, где x_i - мольная доля i-го компонента (i - Si);