Требуемое количество пропана на сжигание

Горение пропана протекает по реакции

С₃Н₈ + 5О₂ 3СО₂ + 4Н₂О_(Г) - DН

Предположим, что для достижения температуры в зоне реакции 650⁰С необходимо сжечь х кмоль пропана.

1) теплоемкости продуктов горения пропана при 650⁰С

= 46,0 кДж/кмоль*град

= 36,3 кДж/кмоль*град

= 30,3 кДж/кмоль*град

2) физическое тепло продуктов

Q = n*c*t

= 3х*46,0*650 = 89700*х

= 4х*36,3*650 = 94380*х

= 5*3,76х*30,3*650 = 370266*х

åQ_Ф = 554306*х

(По соотношению О₂ и N₂ в воздухе на 1 кмоль О₂ приходится 3,76 кмоль N₂)

По справочным данным горение 1 кмоль С₃Н₈ сопровождается выделением 2223000 кДж тепла.

На основании этих данных определяется, какое количество пропана необходимо сжечь, для того, чтобы в зону реакции дополнительно подать

2853244,1 кДж (см. табл. теплового баланса основной реакции)

х*2223000 = 2853244,1 + 554306*х

х = 1,7

Состав продуктов

Вещество	кмоль	м^3
По основной реакции
СО	13,39
Н2	31,25
По реакции горения пропана
СО2	3*1,7*4,46	509,5
Н2О(Г)	4*1,7*4,46	679,3
N2	1,7*3,76*4,46	638,6
ИТОГО		2827,4

 

Состав продуктов

СО – 10,6%об

Н₂ – 24,8%об

СО₂ – 18,0%об

Н₂О_(Г) - 24,0%об

N₂ – 22.6%об

Изменение энергии Гиббса системы

DG = DH - T*DS

Значение энтропии веществ

= 269,9 Дж/моль*град

= 188,74 Дж/моль*град

S_CO = 151,2 Дж/моль*град

= 130,6 Дж/моль*град

Изменение энтропии реакции

DS = 3*151,2 + 7*130,6 – 269,6 – 3*188,74 = 531,98 Дж/моль*град

Изменение энергии Гиббса системы при 650°С (923 К)

DG = 497920 – (923*531,98) = -6902,46 кДж/кмоль

При 650⁰С протекание реакции на вызывает затруднений.

 

 

Некоторые константы наиболее употребляемых газов [1]

Газ	Химическая формула	Молекулярная масса	Плотность, кг/м^3, при нормальном давлении	Мольный объем, м^3/кмоль	Константы уравнения Ван-дер-Ваальса	Тем-ра плавления при нормальном давлении, ^0С	Тем-ра кипения при нормальном давлении, ^0С	Удельная теплота парообразования, кДж/кг	Удельная теплота плавления, кДж/кг	Относительная плотность сжиженного газа	Ср/Сv=х При нормальных условиях	Приложение 1
а, Дж*м^3 кмоль	в, м^3/кмоль
Азот	N2	28,02	1,25156	22,402	0,1363	0,0385	-210,5	-195,8		25,5	0,811	1,404
Азотноватый ангидрид	N2O4	92,02	4,1126	22,370	---	---	-10,0	---		134,5	1,49	---
Аммиак	NH3	17,03	0,7708	22,094	0,423	0,0373	-77,7	-33,35			0,658	1,31
Аргон	Ar	39,94	1,7809	22,4	0,137	0,0375	-189,4	-185,7			0,404	1,67
Ацетилен	C2H2	26,02	1,1791	22,14	0,437	0,0512	-81,5	-83,6		---	0,52	1,26
Воздух	---	28,96	1,2928	22,4	0,135	0,0366	-213	-192			0,86	1,40
Водород	H2	2,01	0,08987	22,429	0,0248	0,0219	-259,4	-252,7		58,6	0,070	1,41
Водяные пары	H2O	18,02	1,00	22,12	0,555	0,0326	0,0				1,00	1,324
Двуокись азота	NO2	46,01	2,055	22,37	0,645	0,0532	-10,0	21,2^*			1,49	---
Закись азота	N2O	44,02	1,9778	22,26	0,365	0,0416	-102,4	-88,7			1,226	1,30
Кислород	O2	32,00	1,42892	22,394	0,138	0,0318	-218,8	-182,97		12,8	1,142	1,401
Метан	CH4	16,03	0,7163	22,363	0,228	0,0428	-184	-161,4		60,8	0,162	1,31
Окись азота	NO	30,01	1,3402	22,391	0,144	0,0216	-163,7	-151,8			1,27	1,400
Окись углерода	CO	28,0	1,2504	22,397	0,148	0,0394	-207	-192	211,5	33,4	0,80	1,404
Пропилен	C3H6	42,08	1,915	22,00	---	---	-185,25	-47,75		71,6	0,61	1,17
Сернистый газ	SO2	64,07	2,9266	21,89	0,676	0,0565	-72,7	-10,0			1,46	1,29
Сероводород	H2S	34,09	1,5392	22,16	0,454	0,0520	-83	-61,8			0,96	1,32
Углекислый газ	CO2	44,00	1,9769	22,26	0,365	0,0427	-56,4	tвозгон. -78,5		189,6	1,19	1,304
Хлор	Cl2	70,92	3,214	22,366	0,659	0,0562	-100,5	-33,9		190,2	1,07	1,355
Хлористый водород	HCl	36,47	1,6392	22,29	0,370	0,0408	-114	-85		57,8	1,185	1,41
Этан	C2H6	30,03	1,3565	21,16	---	---	-182,8	-88,7		93.2	0,546	1,22
Этилен	C2H4	28,05	1,2603	22,26	0,455	0,0572	-163,7			119.2	0,41	1,255

^* Для равновесного состояния 2NO₂ N₂O₄