Мавзу: Сода ишлаб чиқаришидаги абсорбция колоннасининг тўлиқ иссиқлик техник ҳисоби

Сода ишлаб чиқаришнинг иссиқлик ҳисоби.
1.Дастлаб маьлумот номалардан реакцияда иштирок этаётган моддаларнинг термодинамик катталиклари топлади.
А + В =С +Д

2. Стандарт қийматларни аниқлаймиз.

а) ΔН₂₉₈⁰ = ∑ ΔН₂₉₈⁰ охир - ∑ ΔН₂₉₈⁰бош.
б) ΔS₂₉₈⁰ = ∑ ΔS₂₉₈⁰охир. - ∑ ΔS₂₉₈⁰бош.
в) ΔG₂₉₈⁰ = ΔН₂₉₈⁰ - 298∙ ΔS₂₉₈⁰
3.

4. ΔСр₂₉₈⁰ ни Δа, Δb, Δс Δс’ коэффициентларни аниқлаймиз
а) хақиқий стандарт иссиқлик сиғимлари.
ΔСр₂₉₈⁰ = ∑ ΔСр₂₉₈⁰охир. - ∑ ΔСр₂₉₈⁰бош.
Амалий хисобларда иссиқлик сиғимини температурага боғлиқлиги даражали қаторлар билан ифодаланади.
(1,11)
б) Δа = (Δа_СО2 + 2 Δа_Н2О) – (Δа_СН3ОН + 1,5 Δа_О2)
в) Δb = [(Δb_СО2 + 2Δb_Н2О) – (Δb_СН3ОН + 1,5Δb_О2)]∙10^-3
г) ) Δс = (Δс _СО2 + 2 Δс _Н2О) – (Δс _СН3ОН + 1,5 Δс _О2)
д) Δс’= (Δс’ _СО2 + 2 Δс’ _Н2О) – (Δс’ _СН3ОН + 1,5 Δс’ _О2)

5. Иссиқлик эффектининг хароратга боғликлиги

Δb∙Т² Δс∙Т³ Δc’

ΔН_Т⁰ = ΔН₀⁰ + Δа∙Т + ——— + ——— - ———
2 3 Т
Интеграллаш доимийси ΔН₀⁰ ни аниқлаймиз.Бунинг учун ΔН_Т⁰ ни ΔН₂₉₈⁰ тенглаштирамиз Т урнига 298 ни қуямиз.
6. Гиббс.энергиясини аниқлайми
ΔG_Т⁰ = ΔН₂₉₈⁰ - 298∙ ΔS₂₉₈⁰
Энергию Гиббс энергиясини янада аниқроқ формула ёрамида аниқлаш мумкин.
dT 1 1 Δc’
ΔG⁰ = ΔН₀⁰ - Δа∙Т∙lnT - — Δb∙T² - — Δc∙T³ - —— + JT
T² 2 6 2∙T
7. Муввазанат константасини аниқлаймиз
ΔG_Т⁰ = - RTlnKp
ΔG_Т⁰
lgKp = - —————
2,303∙RT
Муввазанат константасини янада аниқроқ тенглама ёрдамида хам аниқлаш мумкин
ΔН₀⁰ Δa Δb∙T Δc∙T2 Δc’ J’
lgKa = - ———— + ——lgT + ———— + ———— + —————— + ———
RT∙2,303 R 2R∙2,303 6R∙2,303 2R∙T2∙2,303 2,303
Берилган: учун қуйидагиларни аниқланг:
1. ΔН₂₉₈⁰, ΔS₂₉₈⁰, ΔG₂₉₈⁰ ларнинг стандарт қийматларини
2. Ушбу реакциянинг бориши хақида хулоса чиқаринг
3. Ср = f(Т) ва Ср боғлиқлик тенгламаларидаги Δа, Δb, Δс ва Δс’ харорат коэффициентларининг 800К даги қийматларини топинг.
4. ΔН = f(Т) боғлиқлик ва ΔН₈₀₀⁰ ни.
5. Т = 800^оК даги Гиббс энергиясини.
6. Т = 800 ^оК даги муввазанат константасини..
7. Т = 800 ^оК даги аралашманинг муввазант таркибини.
8. 800К даги уртача иссиқлик сиғими ва ΔН ни.
Ечиш.
Термодинамик катталиклар маълумотномасидан ушбу реакция учун термодинамик омилларнинг катталикларини танлаймиз.

Компонентлар	ΔН298^0кж/моль	ΔS298^0ж/м∙град	ΔG298^0кж/моль	Ср298^0 ж/м∙град	Ср = f(Т)				Харорат оралиғи
					а	b∙10^3	с∙10^6	с’∙10^-5
Na2CО3 г СО2г Н2Ог NaHCO3 г	0 -393,51 -241,81 -201,0	205,04 213,66 188,72 239,76	0 -394,37 -228,61 -162,38	29,37 37,11 33,61 44,13	31,46 44,14 30,00 15,28	3,39 9,04 10,71 105,20	- - - -31,04	-3,77 -8,54 0,33 -	298-3000 298-2500 298-2500 298-1000

Т = 800К даги Ĉр ўртача иссиқлик сиғими: Na₂CО₃г = 31,74 ж/моль∙К
СО₂г = 45,52 ж/моль∙К
Н₂Ог = 36,02 ж/моль∙К
NaHCO₃г = 63,04 ж/моль∙К

1. Стандарт қийматларни аниқлаймиз.

а) ΔН₂₉₈⁰ = ∑ ΔН₂₉₈⁰ охир - ∑ ΔН₂₉₈⁰бош. = (ΔН₂₉₈⁰_СО2 + ΔН₂₉₈⁰_Н2О) – (ΔН₂₉₈⁰ _NaHCO3 + ΔН₂₉₈⁰ _Na2CО3) = (-393,51-2∙241,81) – (-201,0+1,5∙0) = -877,13 + 201,0 = -676,13 кж = -676130 ж

б) ΔS₂₉₈⁰ = ∑ ΔS₂₉₈⁰охир. - ∑ ΔS₂₉₈⁰бош. = (ΔS₂₉₈⁰_СО2 + ΔS₂₉₈⁰_Н2О) – (ΔS₂₉₈⁰ _NaHCO3 + ΔS₂₉₈⁰ _Na2CО3) = (213,66 + 2∙188,72) – (239,76 +1,5∙205,04) = (213,66 + 377,44) – 239,76 + 307,56) = 43,78 ж/град

в) ΔG₂₉₈⁰ = ΔН₂₉₈⁰ - 298∙ ΔS₂₉₈⁰

ΔG₂₉₈⁰ = ∑ ΔG₂₉₈⁰охир. - ∑ ΔG₂₉₈⁰бош. = (ΔG₂₉₈⁰_СО2 + 2ΔG₂₉₈⁰_Н2О) – (ΔG₂₉₈⁰ _NaHCO3 + 1,5ΔG₂₉₈⁰ _Na2CО3) = (-394,37 - 2∙228,61) – (-162,38 + 1,5∙0) = -851,59 + 162,38 = -689,21 кж = -689210 ж

2. ΔН <0; ΔS>0; ΔG<0

Жараён барча хароратларда боради

3. ΔСр₂₉₈⁰ ни Δа, Δb, Δс Δс’ коэффициентларни аниқлаймиз

а) хақиқий стандарт иссиқлик сиғимлари.

ΔСр₂₉₈⁰ = ∑ ΔСр₂₉₈⁰охир. - ∑ ΔСр₂₉₈⁰бош. = (ΔСр₂₉₈⁰_СО2 + 2ΔСр₂₉₈⁰_Н2О) – (ΔСр₂₉₈⁰ _NaHCO3 + 1,5ΔСр₂₉₈⁰ _Na2CО3) = (37,11 + 2∙33,61) – (44,13 + 1,5∙29,37) = 104,33 – 88,185 = 16,145 ж/град

б) Δа = (Δа_СО2 + 2 Δа_Н2О) – (Δа _NaHCO3 + 1,5 Δа _Na2CО3) = (44,14 + 2∙30,0) – (15,28 + 1,5∙31,46) = 104,14 – 62,47 = 41,67

в) Δb = [(Δb_СО2 + 2Δb_Н2О) – (Δb _NaHCO3 + 1,5Δb _Na2CО3)]∙10^-3 = [(9,04 + 2∙10,71) – (105,20 + 1,5∙3,39)]10^-3 = (30,46 – 110,285)∙10^-3 = -79,825∙10^-3

г) Δс = 31,04∙10^-6

д) Δс’ = [(-8,54 + 2∙0,33) – (-1,5∙3,77)]10⁵ = (-7,88 + 5,655)10⁵ = -2,225∙10⁵

2,225∙10⁵

Ср = 41,67 – 79,825∙10^-3∙Т + 31,04∙10^-6∙Т² - —————
Т²

800К даги иссиқлик сиғими.

2,225∙10⁵

Ср₈₀₀ = 41,67 – 79,825∙10^-3∙800 + 31,04∙10^-6∙800² - ————— = 41,67 – 63,86 + 19,87 – 3,48
800²

= -5,8 ж/град

4. Иссиқлик эффектининг хароратга боғликлиги

Δb∙Т² Δс∙Т³ Δc’
ΔН_Т⁰ = ΔН₀⁰ + Δа∙Т + ——— + ——— - ———
2 3 Т
79,825∙10^-3∙Т² 31,04∙10^-6∙Т³ 2,225∙10⁵
ΔН_Т⁰ = ΔН₀⁰ + 41,67∙Т + ——————— + —————— - —————
2 3 Т

Интеграллаш доимийси ΔН₀⁰ ни аниқлаймиз.Бунинг учун ΔН_Т⁰ ни ΔН₂₉₈⁰ тенглаштирамиз Т урнига 298 ни қуямиз. Унда,

79,825∙10^-3∙298² 31,04∙10^-6∙298³ 2,225∙10⁵

ΔН_Т⁰ = -676130 + 41,67∙298 + ——————— + ——————— - ————— =
2 3 298

= -676130 - 12418 + 3544 – 274 – 757 = -689579 + 3544 = -685035 дж

79,825∙10^-3∙Т² 31,04∙10^-6∙Т³ 2,225∙10⁵
ΔН_Т⁰ = -686035 + 41,67∙Т + ——————— + —————— - —————
2 3 Т
Т = 800К даги иссиқлик эффекти
79,825∙10^-3∙800² 31,04∙10^-6∙800³ 2,225∙10⁵
ΔН₈₀₀⁰ = -686035 + 41,67∙800 + ——————— + ——————— - ————— =
2 3 800
= -686035 + 33336 – 25544 + 5297 + 278 = -672668 ж

5. Гиббс.энергиясини аниқлайми

ΔG_Т⁰ = ΔН₂₉₈⁰ - 298∙ ΔS₂₉₈⁰ = -676130 - 800∙43,78 = -710354 ж

Энергию Гиббс энергиясини янада аниқроқ формула ёрамида аниқлаш мумкин.

dT 1 1 Δc’
ΔG⁰ = ΔН₀⁰ - Т∫——∫ΔCp∙dT + JT = ΔН₀⁰ - Δа∙Т∙lnT - — Δb∙T² - — Δc∙T³ - —— + JT
T² 2 6 2∙T
6. Муввазанат константасини аниқлаймиз

ΔG_Т⁰ = - RTlnKp

ΔG_Т⁰ -710354

lgKp = - ————— = - ———————— = 46.3747
2,303∙RT 2,303∙8,314∙800

Kp = 2.37∙10⁴⁶ Kp қиймати жуда катта шунинт учун реакция унга силжийди

Бошланғич аралашма Муввазанат таркиб

NaHCO₃ = 1 NaHCO₃ = 1- Х

Na₂CО₃= 1,5 Na₂CО₃ = 1,5 – 1,5Х = 1,5(1 – Х)
СО₂ = Х
Н₂О = 2Х
__________________ ______________________
∑ = 2,5 ∑ = 2,5 + 0,5Х
P
Кмув. = Кn∙Кγ∙(——)^Δn Δn = 3 – 2,5 = 0,5
∑n

х∙(2х)²

Кр = —————————— = 2,37∙10⁴⁶
(1 – х)(1 – х)^1,5∙1,5^1,5
Муввазанат константасини янада аниқроқ тенглама ёрдамида хам аниқлаш мумкин
ΔН₀⁰ Δa Δb∙T Δc∙T2 Δc’ J’
lgKa = - ———— + ——lgT + ———— + ———— + —————— + ———
RT∙2,303 R 2R∙2,303 6R∙2,303 2R∙T2∙2,303 2,303
х ≈ 0,9999
Унда газлар аралашмасининг муввазанат таркиби %

NaHCO₃ = 1 – 0,9999 = 0,0001 0,003

Na₂CО₃₂ = 1,5 – 1,5∙0,9999 = 0,00015 0,005
СО₂ = 0,9999 = 0,9999 33,331
Н₂О = 2∙0,9999 = 1,9998 66,661
_______________________________________________________
2,99995 100

Адабиётлар рўйхати:

1. 
   Тоиров З.К., Искендеров А.М. « Калцинацияланган сода технологияси» 2006. маърузалар матни.-84 в.
   
2. 
   Ахметов С. «Химическая технология неорганических веществ», т.1,2 М.:2002
   
3. 
   Шокин И.Н., С.А. Крашенников. Технология соды. М., Химия 1975., 288 с.
   
4. 
   Кашкаров С.Д. , Соколов И.Д. Технология калийных удобрений. –Л.: Химия, Ленинград. отд. 1978. – 248с.
   
5. 
   Соколовский А.А., Яшке Е.В. Технология минеральных удобрений и кислот. –М.: Химия, 1971. – 456с.
   
6. 
   Гробовский В.А. Производство бесхлорных калийных удобрений. –Л.:Химия, Ленингр. Отд. 1980, -256 с.
   
7. 
   Технология калийных удобрений. Под ред. В.В.Печковского. Минск., 1978. 302с
   
8. 
   Эркаев А.У. Минерал ўғитлар ишлаб чиқариш машиналари ва жихозлари. Амалий машғулотлари бажариш учун методик кулланма. 2007, 30 б.