Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» И.З. Илалдинов, В.И. Гаврилов ТЕОРИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА Учебное пособие Казань Издательство КНИТУ 2012 УДК 661.7 ББК 35.61 Илалдинов И.З. <...> Теория химико-технологических процессов органического синтеза : учебное пособие / И.З. Илалдинов, В.И. Гаврилов; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. <...> А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, д-р хим. наук В.В. Янилкин ISBN 978-5-7882-1237-1 © Илалдинов И.З., Гаврилов В.И., 2012 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2012 СОДЕРЖАНИЕ Введение . <...> Влияние внешних условий на химическое равновесие (концентрация, давление) . <...> Расчет состава равновесной реакционной смеси для одной обратимой реакции. <...> Построение кинетических уравнений на основе механизма химического процесса. <...> Построение кинетических уравнений на основе метода маршрутов (метод Хориути–Темкина) . <...> Сравнительный анализ различных реакторов по их производительности. <...> Химическая термодинамика изучает условия равновесия химических реакций и дает ответ на первый поставленный вопрос. <...> В самом широком смысле термодинамика изучает не только химические реакции, но и любые другие превращения веществ в зависимости от условий, в которых эти вещества находятся. <...> Определим понятие термодинамической системы как совокупности взаимодействующих тел, занимающей определенный объем и ограниченный замкнутой поверхностью. <...> Таким образом, под такое определение попадает и химический реактор, в котором происходит химическая реакция, и ректификационная колонна, и другое оборудование, в которых замкнутая поверхность имеет материальное воплощение. <...> Изменение состояния термодинамической системы со временем определяется термодинамическим процессом, который <...>
Теория_химико-технологических_процессов_органического_синтеза.pdf
УДК 661.7
ББК 35.61
Илалдинов И.З.
Теория химико-технологических процессов органического
синтеза : учебное пособие / И.З. Илалдинов, В.И. Гаврилов; М-во
образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань :
Изд-во КНИТУ, 2012. – 140 с.
ISBN 978-5-7882-1237-1
Изложены теория и методы расчетов простых и сложных по
стехиометрии химических реакций основного органического и
нефтехимического синтеза. Приводятся задачи для самостоятельного
решения и список используемой литературы.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
240400 «Химическая технология органических веществ и топлив».
Подготовлено на кафедре технологии основного органического
и нефтехимического синтеза.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического
университета
Рецензенты: ст. науч. сотр. ИОФХ им. А.Е. Арбузова
КазНЦ РАН, д-р техн. наук В.Ф. Николаев
ст. науч. сотр. ИОФХ им. А.Е. Арбузова
КазНЦ РАН, д-р хим. наук В.В. Янилкин
ISBN 978-5-7882-1237-1 © Илалдинов И.З., Гаврилов В.И., 2012
© Казанский национальный исследовательский
технологический
университет, 2012
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ....................................................................................................5
Глава 1. Термодинамический анализ химических процессов.......7
1.1. Основные понятия химической термодинамики..............7
1.2. Основные постулаты и законы термодинамики.............11
1.3. Зависимость свободной энергии Гиббса
от температуры..................................................................17
1.4. Приближение Темкина–Шварцмана................................21
1.5. Методы расчета термодинамических функций
химических реакций..........................................................23
1.6. Зависимость термодинамических функций от числа
частиц в системе. Химический потенциал......................26
1.7. Полнота реакций................................................................28
1.8. Уравнение Гиббса–Дюгема ..............................................30
1.9. Основы кинетических исследований химических
реакций. Скорость реакции, константа равновесия .......31
1.10. Влияние внешних условий на химическое
равновесие (концентрация, давление) ..........................37
1.11. Расчет константы равновесия в химических
процессах.........................................................................42
1.12. Равновесие для реальных газов .....................................45
1.13. Расчет состава равновесной реакционной смеси
для одной обратимой реакции.......................................48
1.14. Расчет состава равновесной реакционной смеси
для двух и более обратимых реакций ...........................53
1.15. Безразмерные характеристики материального
баланса реакций ..............................................................59
1.16. Задачи для самостоятельного решения.........................65
Глава 2. Кинетический анализ химических процессов.................67
2.1. Классификация химических реакций..............................67
2.2. Построение кинетических уравнений на основе
механизма химического процесса....................................69
2.2.1. Кинетика простых (элементарных) реакций ......69
3
Стр.3
2.2.2. Кинетика сложных реакций ..................................75
2.2.3. Построение кинетических уравнений...................80
2.2.4. Построение кинетических уравнений
на основе метода маршрутов (метод
Хориути–Темкина) ..................................................86
2.3. Связь механизма реакции и кинетики
с селективностью...............................................................95
2.4. Задачи для самостоятельного решения ...........................97
Глава 3. Оптимизация условий проведения химических
процессов ...............................................................................100
3.1. Химические реакторы и их удельная
производительность ........................................................100
3.2. Сравнительный анализ различных реакторов по их
производительности........................................................111
3.3. Оптимизация удельной производительности
реакторов..........................................................................117
3.4. Энергетический баланс различных реакторов..............121
3.5. Задачи для самостоятельного решения .........................135
Приложение...........................................................................................138
Библиографический список...............................................................139
4
Стр.4