Värme vid produktion av n-pentan
Hej!
Frågan:
Bensin består av en mix av olika sorters kolväten, t ex pentan och oktan, och produceras
traditionellt genom raffinering av råolja. Genom den så kallade Fischer-Tropsch (FT)-
syntesen där kolmonoxid och vätgas får reagera med varandra kan man även göra syntetisk
bensin. Även i denna process som sker vid hög temperatur och med katalysator närvarande
får man en mix av olika kolväten.
Jag har skrivit reaktionsformeln för syntes av n-pentan genom FT-syntes:
5 CO(g) + 11H2 (g) -> C5H12(g) + 5H2O(g)
I en viss FT-reaktor tillförs reaktanterna i stökiometriskt förhållande vid 25 °C, medan
produkterna lämnar reaktorn vid 400 °C. Beräkna den mängd värme som produceras
eller måste tillföras reaktorn per mol producerad n-pentan. Antag att omsättningen
av reaktanter är fullständig och att selektiviteten är 1.
Försök till svar (som inte fått rätt). Kan någon se var jag tänkt fel?
deltaH=-(-5 x 282,99) + (-146,4 - 5 x 241,83)= 59,4 kJ per mol n-pentan
Svaret är felaktigt eftersom temperaturen inte är konstant utan ändras ganska mycket, vilket innebär att bildningsentalpierna (och därmed reaktionsentalpin) antar andra värden. Bildningsentalpierna i tabeller är oftast beräknade vid SATP-tillstånd, vilket innebär temperaturen 25 grader.
För att få rätt svar behöver du använda Kirchoffs lag på ämnenas tabellerade bildningsentalpier för att räkna ut motsvarande värden vid 400 grader. Sedan kan du beräkna reaktionsentalpin. Om du antar att det handlar om en isobarisk reaktor (konstant tryck) motsvarar entalpiändringen värmeflödet.
Notera dock att det är produkterna som håller 400 grader. Reaktanterna körs in i reaktorn vid 25 grader. Eftersom entalpi är en tillståndsfunktion kommer du att få fram rätt värde på värmet trots att du använder bildningsentalpier vid olika temperaturer i beräkningen.
OK, förstår!
Stort tack!
Vad sägs om detta:
Givet
T1=25oC
T2=400oC
5 CO(g) + 11H2(g) -> C5H12(l) + 5 H2O
Från tabell Heat capacities:
delta+H(T2) - C5H12(l) = -0,33012kJ/(mol x oC) x 400oC = -132,048 kJ/mol
delta+H(T2) - H2O(g) = 0,037198688 kJ/(mol x oC) x 400oC = -14,8794752 kJ/mol
Från tabell
delta fH(T1) - CO(g) = -110,52 kJ/mol
delta fH(T1) - H2 (g) = 0
Fråga: Verkar detta OK? Hur kommer jag vidare?
För det första har du använt konstiga beteckningar. ”delta+H(T2) - C5H12(l)” är inget skrivsätt du bör använda. Använd formelskrivaren så att formlerna blir läsliga alternativt fota och ladda upp beräkningarna.
Du behöver fortfarande integrera fram reaktionsentalpin med formeln som jag skickade. Kolla om du har någon tabell som visar värmekapacitetens beroende av temperaturen. Du kan troligtvis inte anta att värmekapaciteten är konstant över nästan 400 grader.
