КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА II. Задача 2 – Управление состоянием равновесия химико-технологического процесса

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)»

Кафедра ОХТ и катализа Факультет химии веществ и материалов

Курс II

Группа

Учебная дисциплина Общая химическая технология

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА II

Студент ______________ _______________

(подпись, дата)

Руководитель ______________ Черемисина О. А, к. х. н, доцент

(подпись, дата)

Санкт-Петербург

2023 г.

Задача 2 – Управление состоянием равновесия химико-технологического процесса

Рассчитать равновесный состав реакционной смеси в заданном диапазоне изменения температуры и давления. Определить диапазон температур и давлений, в границах которого может быть обеспечена заданная производительность по NH₃. В случае необходимости произвести и обосновать корректировку исходных данных

Вариант 2-21:

Решение:

Выводы:

1. Изменение энтальпии реакционной смеси равно -7. 79·10⁴ Дж, следовательно, реакция экзотермическая.

2. Реакция экзотермическая, следовательно, на основании принципа Ле-Шателье, при увеличении температуры равновесие смещается в сторону образования исходных веществ.

При давлении 200 атм, в рассмотренном диапазоне температур от 300 º C до 700 º C, равновесная степень превращения N₂ уменьшается от 0. 884 до 0. 104, константа равновесия уменьшается от 0. 11 до 3. 185·10^-6, равновесная мольная доля NH₃ уменьшается от 0. 807 до 0. 095, равновесная мольная доля N₂ увеличивается от 0. 048 до 0. 226.

3. Реакция идет с уменьшением объёма, следовательно, на основании принципа Ле-Шателье при увеличении давления равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции. При температуре 700 º C, увеличение давления от 200 до 300 атм приводит к увеличению степени превращения от 0. 104 до 0. 168, равновесная мольная доля NH₃ увеличивается от 0. 095 до 0. 131, равновесная мольная доля N₂ уменьшается от 0. 226 до 0. 217

4. В результате расчетов было установлено, что требуемая производительность по NH₃ может быть обеспечена при 200 атм при температуре не выше 555 º C, а при 300 атм при температуре не выше 594 º C.