Фазовые равновесия в химической технологии - Уэйлес С.
ISBN 5—03—001106—4
Скачать (прямая ссылка):
3.18. Ниже приведены величины парциального молярного объема азота в смеси азота (40%) с водородом при 0°С.
Pj_ атм
Уг, мл/моль
50 447,5
100 226,7
150 154,9
200 120,3
а. Найдите коэффициенты парциальной фугитивности азота при 100 и 200 атм.
б. Найдите изменение парциальной молярной энергии Гиббса азота при сжатии смеси от 100 до 200 атм.
3.19. Коэффициент парциальной фугитивности компонента 1 двойной смеси определяется по уравнению
1п0, = 0,18(1 - 2хх).
Коэффициент фугитивности чистого компонента 2 фг = = ехр(-0,1). Составьте уравнение для коэффициента фугитивности фт смеси как функции состава.
3.20. Коэффициент фугитивности некоторой тройной смеси определяется в соответствии со следующим уравнением:
1п0т = 0,2x^2 _ 0,ЗХ]Х3 + 0,15х2*з-
Найдите все коэффициенты парциальной фугитивности эквимолярной смеси.
3.21. Определите коэффициент фугитивности и коэффициенты парциальной фугитивности эквимолярной смеси этилена и аммиака при 350 К и 30 атм, используя уравнения, основанные на уравнениях состояния а) Ван-дер-Ваальса, б) Редлиха—Квонга, в) Соава, г) вириальном
Фугитивность и коэффициент фугитивности 167
уравнении Цонопулоса. Данные для этилена: Тс = = 282,4 К, Рс = 49,7 атм, ш = 0,085; данные для аммиака: Тс = 405,6 К, Рс= 111,3 атм, со = 0,25.
3.22. Избыточная энтальпия чистого вандерваальсово-го газа (гл. 11) определяется следующим уравнением:
tfex = #-#id = -[2а/V- bRT/(v- Ь)].
Найдите соотношение коэффициентов фугитивности аммиака при 30 атм и 350 и 450 К.
3.23. Найдите значения 0nh, в смесях, содержащих этилен, при 350 К, 30 атм и xnh3 = 0,4; 0,5; 0,6. Далее определите величины производных 3c>nhj/9xnh3 при трех различных составах. Используйте уравнение Ван-дер-Ваальса.
3.24. Реактор для синтеза аммиака функционирует при давлении 150 атм. Состав сырья и коэффициенты парциальной фугитивности указаны ниже:
*i 0f
н2 0,72 1,05
N2 0,24 0,95
NH3 0,01 0,50
СН4 0,03 0,80
Константа равновесия к/ = Ан,/Лг2/н2 = 22,7-10 6 Определите степень превращения.
3.25. Применяя уравнение Соава — Редлиха — Квонга, найдите давление насыщения и удельные объемы парообразного и жидкого н-пентана при 100°С. Данные для н-пентана: Рс = 33,25 атм, Тс = 469,7 К, ш = 0,251. Ниже приведены некоторые корни уравнения в г-форме:
Р, атм ZG Zx Zl
4 0,8943 0,0873 0,0184
5 0,8637 0,1134 0,0229
6 0,8310 0,1415 0,0275
7 0,7955 0,1725 0,0320
... , f ^^ВДВ / .^^^ T ' I ___XK -
- \J /7 вдв^
хк c / -
1 у J1 1 1 1 1 1 1 1
1_i_v/ i i i i 'i i 1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
V, л /моль
Экспериментальные данные по давлению насыщенных газов при общем давлении 5,86 атм. С — уравнение Соава, ВдВ — уравнение Ван-дер-Ваальса, ХК — уравнение Харменса—Кнаппа.
3.26. В приведенной ниже таблице представлены данные о функции ТУР насыщенного диоксида серы.
а. Постройте диаграмму фазовых состояний в координатах Р - У.
б. Постройте изотермы при 250Т вблизи кривой насыщения для уравнений состояния Ван-дер-Ваальса, Соава, Хармента—Кнаппа.
в. Используя каждое из этих уравнений, найдите величины давления пара и плотности насыщения и сопоставьте их с числами, соответствующими точкам пересечения изотерм с двухфазовой огибающей.
Данные для диоксида серы: Рс = 77,8 атм, Тс = = 430,8 К, Ус = 0,122 л/моль, ^ = 0,268, и = 0,251. Выше (см. предыдущую задачу) приведены примеры изотерм, используемых для определения корней уравнений. (Возле кривых проставлены инициалы разработчиков соответствующих уравнений.)
Объем, куб. фут/фунт
Температура, °F Абс. давление, жидкость пар
фунт/кв.дюйм
-100 0,294 0,009856 204,7
-90 0,465 0,009954 132,9
-80 0,710 0,010054 89,3
-70 1,056 0,01015 61,0
-60 1,550 0,01025 42,6
-50 2,225 0,01034 30,4
-40 3,12 0,01044 22,2
-30 4,33 0,01053 16,5
-20 5,88 0,01062 12,5
-10 7,83 0,01072 9,48
0 10,26 0,01082 7,35
10 13,3 0,01092 5,77
20 16,9 0,01103 4,59
30 21,3 0,01114 3,70
40 26,6 0,01125 3,02
50 32,9 0,01137 2,48
60 40,3 0,01149 2,05
70 49,1 0,01162 1,70
80 59,3 0,01175 1,42
90 71,0 0,01189 1,20
100 84,1 0,01204 1,02
ПО 99,1 0,01219 0,868
120 116,3 0,01235 0,746
130 135,8 0,01251 0,646
140 157,7 0,01269 0,554
150 182 0,01288 0,481
160 209 0,01309 0,418
170 238 0,01330 0,364
180 272 0,01350 0,319
190 307 0,01371 0,281
168 Глава 3
Объем, куб. фут/фунт
Температура, Т Абс. давление, фунт/кв.дюйм жидкость пар
200 347 0,01396 0,246
210 390 0,01422 0,217
220 437 0,01453 0,191
230 487 0,01487 0,168
240 543 0,01527 0,147
250 604 0,01574 0,129
260 669 0,01628 0,113
270 739 0,01690 0,0987
280 816 0,01767 0,0848
290 898 0,01861 0,0723
300 987 0,02002 0,0599
315,4 1143 0,03070 0,0307
3.27. Нафталин образует в бензоле идеальный раствор. Его точка плавления 80°С, теплота плавления 35,6 кал/моль.
а. Определите растворимость при 25°С.
б. Установите температуру, при которой растворимость равна 85 моль/моль бензола.
3.28. Покажите, что равенство (Ю = \ZxidGi = = ЯТТ,х$ 1п /\ также можно записать следующим образом: dG = ЯТИха \nifiZxi), и с этой целью докажите, что \Zxid 1п >с, = 0. При этом следует учесть, что логарифмы парциальных молярых фугитивностей являются парциальными молярными величинами, т.е.
