淺析Gibbs函數(shù)和van 't Hoff等溫方程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

白志強，賈豐春

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淺析Gibbs函數(shù)和van 't Hoff等溫方程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

白志強，賈豐春

（河南工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

Gibbs函數(shù)；van 't Hoff等溫方程；化工生產(chǎn)

1 Gibbs函數(shù)和van 't Hoff等溫方程

2 計算和應(yīng)用

2.1 分析反應(yīng)基本規(guī)律，選擇恰當(dāng)?shù)墓に嚄l件

2.1.1 預(yù)測化學(xué)反應(yīng)進行的方向

生產(chǎn)溫度設(shè)定為50℃，常壓下反應(yīng)能否發(fā)生？氧氣壓強增加到多大時，反應(yīng)能夠發(fā)生？查找相關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，見表1。

表1 參與制備反應(yīng)各物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

根據(jù)表1進行計算求解：

實際的生產(chǎn)要求精確判斷和精準(zhǔn)控制，不允許僅憑生活經(jīng)驗甚至主觀臆斷來確定或調(diào)節(jié)反應(yīng)的條件。通過理論分析，可以避免生產(chǎn)的盲目性，如盲目調(diào)溫或盲目升壓等。

2.1.2 估算物質(zhì)的分解溫度和分解壓強間的關(guān)系

實例3：生石灰常作為干燥劑用于鋼鐵、醫(yī)藥及醇的脫水等。實際生產(chǎn)常以天然巖石如石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等為原料，經(jīng)高溫煅燒制備生石灰[5]，試估算石灰?guī)r燒制生石灰所需溫度。查找相關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，見表2。

表2 參與燒制生石灰反應(yīng)各物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

表3 不同溫度下的分解壓力

2.2 改進舊工藝，開發(fā)新工藝

實例4：苯乙烯作為合成樹脂和橡膠的重要單體，廣泛應(yīng)用于制藥、染料、選礦等行業(yè)。其制備方法有兩種[6]：

(1)乙苯直接脫氫：

(2)乙苯氧化脫氫：

氧化脫氫：

再如，丙烯氨氧化法[8]生產(chǎn)丙烯腈的反應(yīng)：

2.3 清潔生產(chǎn)，保護環(huán)境

由此可見，只要空氣濕度允許，即可形成酸霧或酸雨。那么，日常應(yīng)采取何種措施盡可能避免酸雨呢？

著名的侯氏聯(lián)合制堿法就是將合成氨和純堿兩種產(chǎn)品進行聯(lián)合生產(chǎn)，既提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，降低了純堿的成本，又減少了廢氣廢渣的排放，保護了環(huán)境[11，12]。

3 結(jié)語

準(zhǔn)確靈活地利用van 't Hoff等溫方程計算和分析反應(yīng)的Gibbs函數(shù)對于實際的化工生產(chǎn)及研究具有重要的意義。它為分析生產(chǎn)流程及提高儲運過程中產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性提供了理論基礎(chǔ)，也為改進舊工藝、探索新工藝拓寬了思路。

（責(zé)任編輯呂春紅）

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Analyze the Application of Gibbs Function and Van 't Hoff Isothermal Equation in Chemical Production

BAI Zhi-qiang，et al

(Henan Institute of Technology, Xinxiang 453003, China)

This paper briefly introduced the Gibbs function and van 't Hoff isothermal equation. By enumerating the specific chemical production instances of preparing Potassium chlorate and styrene, burning lime, and inhibiting exhaust emission, the paper analyzed the Gibbs function and van 't Hoff isothermal equation calculation and application in practical production, and finally highlighted their importance in the fields of production control and process improvement.

Gibbs function; van 't Hoff isothermal equation; chemical production

O61

A

1008–2093(2017)05–0007–04

2017-08-18

白志強（1986―），男，河南焦作人，助教，碩士，主要從事新能源技術(shù)研究。 7