Термодинамические функции углеводородного состава каменноугольной смолы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Караганда, Казахстан

Синьцзяньский университет, Урумчи, КНР

Термодинамические функции углеводородного состава каменноугольной смолы

Ахметкаримова Ж.С., Байкенов М.И., Тусипхан А., Ма Фэн Юнь

УДК 665.5

Для термодинамических исследований углехимических процессов, в частности кавитационной переработки каменноугольной смолы [1] в широком температурном диапазоне, необходимо иметь данные по значению термодинамических функций, таких как теплоемкость, энтальпия, энтропия, свободная энергия Гиббса. В настоящее время соответствующие экспериментальные данные по термодинамическим функциям углеводородного состава каменноугольной смолы отсутствует, поэтому в литературе исследователи уделяют большое внимание по разработке теоретических и практических методов их расчета [2].

В основе метода расчета термодинамических функций углеводородного состава лежит аддитивная схема, для исследования реакционной способности модельных соединений. Аддитивный метод расчета термодинамических функций модельных соединений входящих в фрагментарный состав органической массы угля или каменноугольной смолы, был разработан профессором А.М. Гюльмалиевым [2]. Метод базируется на аддитивной схеме, где для расчета температурной зависимости термодинамической функции в интервале температур от 298 до 1000 К углеводородов произвольной структуры определяется набор параметров от гибридных состояний углеродных атомов и числа атомов водорода, связанных с ними химической связью. Согласно аддитивной схеме термодинамическая функция

, (1)

где - величина свойства Ф, приходящаяся на -й тип структурной группы.

Перечень атомных групп, примененных для расчета термодинамических функций углеводородов и других органических молекул. Для каждой группы атомов значения величин , и определялись из соответствующих данных для известных моделей. Расчет температурной зависимости фрагментов проводился по квадратичной функции:

(2)

где - коэффициенты.

Изменения энтальпии и энтропии молекулы в зависимости от температуры вычислялись по следующим формулам:

(3)

(4)

С учетом (2) из формулы (4) имеем:

(5)

(6)

где

; и .

Свободная энергия Гиббса вычислялась по формуле:

 (7)

Для расчета термодинамических функций углеводородного состава каменноугольной смолы после кавитационного воздействия были использованы количественные данные элементного состава каменноугольной смолы и результаты количественного определения карбоксильных и гидроксильных групп (СООН, ОН) в каменноугольной смоле установлены с помощью ацетатного метода и нейтрализации щелочами [3]. Значения термодинамических функций углеводородного состава до обработки и после кавитационного воздействия приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Термодинамические функции углеводородного состава органической массы исходной каменноугольной смолы

Таблица 2 - Термодинамические функции углеводородного состава каменноугольной смолы полученной при кавитационной обработке в течение 1 минут

Таблица 3 - Термодинамические функции углеводородного состава каменноугольной смолы полученной при кавитационной обработке в течении 2 минут

Таблица 4 - Термодинамические функции углеводородного состава каменноугольной смолы полученной при кавитационной обработке в течении 3 минут

Таблица 5 - Термодинамические функции углеводородного состава каменноугольной смолы полученной при кавитационной обработке в течении 5 минут

Для расчета термодинамических характеристик каменноугольной смолы после кавитационного воздействия были использованы количественные данные элементного состава каменноугольной смолы и результаты количественного определения карбоксильных и гидроксильных групп. Значения термодинамических функций углеводородного состава до и после обработки кавитационного воздействия приведены в таблицах 1 - 5.

Анализ результатов расчета термодинамических функций приведенный в таблице 2 - 5 показал, что при увеличении продолжительности от 1 до 5 минут кавитационного воздействия наблюдается уменьшение величины теплоемкости от 260,9 до 239,5 Дж/моль^-1?К^-1, а величина энтропии, энтальпии и энергии Гиббса носит экстремальный характер. Однако, в температурном интервале от 298 до 1000 К удельная теплоемкость, энтропия и энергия Гиббса возрастает по абсолютной величине, а энтальпия в выбранном температурном интервале увеличивается в положительную сторону. Увеличение энтропии в изучаемом температурном интервале позволяет сделать заключение о положительном влиянии РПК на углеводородный состав каменноугольной смолы в сторону увеличения выхода низкомолекулярных веществ. Однако характер изменения термодинамических функций позволяет нам установить, что продолжительность кавитационного воздействия рассчитанных для каменноугольной смолы, подвергшейся кавитационной обработке через различные промежутки времени (от 1 до 5 минут), свидетельствует о том, что продолжительность кавитационного воздействия не должна превышать 3-4 минут.

Таким образом, нами на основе аддитивного метода были рассчитаны термодинамические функции каменноугольной смолы в зависимости от продолжительности кавитационного воздействия.

термодинамика органический углеводородный молекула

Список литературы

1. Иманбаев С.Ш. Физико-химические основы каталитическо-кавитационного воздействия на органическую массу первичной каменноугольной смолы. дис… канд. хим. наук: 02.00.04. - Караганда: КарГУ, 2010. - 117 с.

2. Гюльмалиев А.М., Головин Г.С., Гладун Т.Г. Теоретические основы химии угля. - М.: МГГУ, 2003. - 556 с.

3. Ботова В.И., Иорданиди Г.К., Сагиндыков А.А. Парамагнитные свойства нефтенасыщенной породы месторождение Каражанбас и их изменение при термолизе // Нефтехимия. - 1989. - Т.29, № 4. - С. 458-464.

Размещено на Allbest.ru