1、化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)熱力學(xué)計(jì)算2014.09.10Report過程(guchng)與環(huán)境研究所Chemical Process Engineering and Environment R&D Department邵 鋒共十七頁化學(xué)反應(yīng)平衡(pnghng)轉(zhuǎn)化率的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算(j sun)的意義化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)計(jì)算方法目錄共十七頁反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算(j sun)的意義反應(yīng)過程(guchng)開發(fā)必須明確反應(yīng)所能達(dá)到最大的限度反應(yīng)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)化率速率反應(yīng)熱力學(xué)研究反應(yīng)動力學(xué)研究反應(yīng)熱力學(xué)研究：化學(xué)工程師判斷化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度、壓力和組成的條件下，能否向得到產(chǎn)品方向進(jìn)行？向反應(yīng)方向

2、進(jìn)行的限度怎樣？各因素對反應(yīng)的影響程度是怎樣的？這些問題對工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)條件的選定以及經(jīng)濟(jì)性核算等都是必不可少的。共十七頁反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算(j sun)的意義反應(yīng)(fnyng)熱力學(xué)理論的指導(dǎo)意義：調(diào)節(jié)溫度 可改變吸、放熱反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。調(diào)節(jié)壓力 可改變總分子數(shù)變化的反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。調(diào)節(jié)組成 可改變目標(biāo)產(chǎn)物的平衡轉(zhuǎn)化率?；瘜W(xué)平衡及平衡移動理論 克服熱力學(xué)障礙的方法 反應(yīng)偶合技術(shù) 分步反應(yīng)技術(shù) 反應(yīng)分離一體化技術(shù)（如反應(yīng)精餾、反應(yīng)萃取等）共十七頁反應(yīng)(fnyng)耦合技術(shù)分步反應(yīng)(fnyng)技術(shù) ABC反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算的意義熱力學(xué)上不可能熱力學(xué)上可能熱力學(xué)上可能共十七頁化學(xué)反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

3、化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算的意義化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)計(jì)算方法目錄共十七頁反應(yīng)(fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)平衡(pnghng)計(jì)算基礎(chǔ)：化學(xué)反應(yīng)計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度方便的表示出各組分的濃度例1反應(yīng)進(jìn)度各物質(zhì)的初始量為3mol CH4、5 mol H2O，其他物質(zhì)初始量為零。定以上反應(yīng)進(jìn)度下各組分濃度。jCH4H2OCOCO2H2反應(yīng)1-1-1103反應(yīng)2-1-2014化學(xué)計(jì)量系數(shù)如下i共十七頁反應(yīng)(fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算對應(yīng)(duyng)每一種物質(zhì)積分得共十七頁化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)平衡常數(shù)反應(yīng)(fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時而G、S、V為容量性質(zhì)的總

4、和平衡狀態(tài)時（等壓、等溫）等溫、等壓為活度共十七頁化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)(fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算 長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，人們定義了許多實(shí)用的平衡常數(shù)如Kp、 Kc、 Kx、 Kf、 Ka等，分別表示平衡時個組分的分壓、濃度、逸度、活度之間的關(guān)系，并各自具有不同的單位和適用范圍。 為避免混亂ISO與20世紀(jì)70年代定義了K ，它是量綱為一的物理量，一定條件下K與上述各種實(shí)用平衡常數(shù)是可以換算的。該平衡常數(shù)并非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)KK的求取從標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓數(shù)據(jù)來估算從標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱和標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熵計(jì)算G、 H、 S均是溫度的函數(shù)共十七頁反應(yīng)(fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算氣相反應(yīng)取反應(yīng)(fnyn

5、g)溫度為基準(zhǔn)從以上Kp、 Ky、 Kf、 Ka的關(guān)系式可以看出，對于非理想氣體均是溫度、組成、壓力的函數(shù)；而對于理想氣體Kp是溫度的函數(shù)而Ky則是溫度和組成的函數(shù)為逸度系數(shù)，其值可由普遍換關(guān)系式求得，是個物質(zhì)組成和溫度的函數(shù)，對于理想氣體逸度系數(shù)為1共十七頁反應(yīng)(fnyng)平衡常數(shù)計(jì)算液相反應(yīng)(fnyng)對于固體和液體，通常標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為純固體或液體在系統(tǒng)的溫度，而壓力在1atm。從標(biāo)準(zhǔn)態(tài)1atm積分至PVi隨壓力變化很小除了高壓外指數(shù)相接近1則對于理想溶液活度系數(shù)為1則活度系數(shù)可由狀態(tài)方程求得共十七頁化學(xué)反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算的意義化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)計(jì)算方法目錄共十七頁平衡(p

6、nghng)轉(zhuǎn)化率的計(jì)算例1設(shè)平衡(pnghng)時反應(yīng)進(jìn)度為Case1. 若氣體為理想氣體通過熱力學(xué)計(jì)算可以得到Kf將以上組成代入便可求出1與2，進(jìn)而求得平衡組成共十七頁Case2. 若氣體(qt)為非理想氣體(qt) 將組成代入，由于該方程為非線性方程組其求解需迭代計(jì)算，可先假設(shè)1與2計(jì)算出y與，然后代入上兩式若滿足誤差要求停止計(jì)算，不滿足要求可以(ky)按牛頓法或其他方程求解方式產(chǎn)生下一組新的1與2再進(jìn)行比較，直至滿足要求為止。平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算共十七頁謝謝(xi xie)！共十七頁內(nèi)容摘要化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算。Chemical Process Engineering and Environment R&D Department。判斷化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度、壓力和組成的條件下，能否向得到產(chǎn)品方向進(jìn)行。各因素對反應(yīng)的影響程度是怎樣的。這些問題對工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)條件的選定以及經(jīng)濟(jì)性核算等都是必不可少的。調(diào)節(jié)溫度 可改變吸、放熱反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。調(diào)節(jié)壓力 可改變總分子(fnz)數(shù)變化的反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。調(diào)節(jié)組成