白志強(qiáng)，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(qiáng)，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(jì)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(cè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(qiáng)增加到多大時(shí)，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(jìn)行計(jì)算求解：

實(shí)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(yàn)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(qiáng)間的關(guān)系

實(shí)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(shí)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(jìn)舊工藝，開發(fā)新工藝

實(shí)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(hù)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(jìn)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(hù)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(jì)算和分析反應(yīng)的Gibbs函數(shù)對(duì)于實(shí)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(chǔ)運(yùn)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(jìn)舊工藝、探索新工藝拓寬了思路。

（責(zé)任編輯呂春紅）

[1] 王新平,王旭珍,王新葵,等.關(guān)于熵判據(jù)、亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)和吉布斯函數(shù)判據(jù)的討論[J].大學(xué)化學(xué),2012,27(3):66-70.

[2] 黃在銀.化學(xué)反應(yīng)等溫方程適用條件的討論[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào),1990(2):26-28.

[3] 李生英.反應(yīng)商判據(jù)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)方向的判斷[J].甘肅科技,2004,20(9):112-113.

[4] 施民梅,侯開元.化學(xué)反應(yīng)的r m Δ G 與Θ r m Δ G [J].武警學(xué)院學(xué)報(bào),1995(4):43-46.

[5] 盧尚青,吳素芳.碳酸鈣熱分解進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào),2015,66(8):2895-2902.

[6] 顧雄毅,戴迎春,張浩,等.乙苯脫氫氧化制苯乙烯工藝過程分析[J].化學(xué)反應(yīng)工程與工藝,1995,11(2):167-172.

[7] 許永成,肖敦峰,劉廣智.甲醇氧化制甲醛工藝技術(shù)探討[J].化肥設(shè)計(jì),2012,50(3):24-29.

[8] 張樂.丙烯腈生產(chǎn)的反應(yīng)原理與主要方法[J].化學(xué)工程與裝備,2011,(8):135-137.

[9] 牛建剛,牛荻濤,周浩爽.酸雨的危害及其防治綜述[J].災(zāi)害學(xué),2008,23(4):110-116.

[10] 汪賽,伊力塔,余樹全等.酸霧的形成及其對(duì)植物影響的研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究,2011,24(6):23-28.

[11] 邊克忠.從“侯氏堿法”的成功看科學(xué)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)的機(jī)制和條件[J].自然辯證法研究,1990,6(4):21-28.

[12] 白玉山,于鷃.侯氏制堿法中的綠色化學(xué)思想[J].化學(xué)教學(xué),2004(9):47-49.

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