輸送碳回收【機(jī)械工程】(二氧化碳工業(yè)制乙醇過(guò)程)

碳回收工程(二氧化碳工業(yè)制乙醇過(guò)程)作者：江鈴控股有限公司潘俊真外一、平衡點(diǎn)狀態(tài)假設(shè)如果我們要找到這個(gè)化學(xué)方程式的平衡點(diǎn)，那么我們需要始終保證該化學(xué)反應(yīng)的初態(tài)和終態(tài)不變，因此我們假設(shè)該反應(yīng)在一個(gè)恒溫、定壓且不與外界發(fā)生熱交換的容器內(nèi)進(jìn)行。100KPa(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，同時(shí)設(shè)該容器此時(shí)的體積為110ml(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和常溫下氣體體積為22.4L/mol換算而來(lái)，對(duì)于常溫下的液態(tài)物質(zhì)可能有一定誤差)。 我我們已知乙醇的燃燒熱值為1366.8kJ/mol(1366.8kJ/46g)。因此我們的初態(tài)氣體的體積約為140ml，氣體壓力為100KPa(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，氣體的溫度為100度(373K)。 故在化學(xué)反應(yīng)的終態(tài)，氣體(理想氣體)的狀態(tài)為：氣壓100KPa，體積0.0134m3，溫度：373K,成分：水蒸氣和二氧化碳(實(shí)際上物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)前后混由于在整個(gè)氣態(tài)變化的過(guò)程中，燃燒產(chǎn)生的熱量被氣體的體積變化(氣體勢(shì)能)完全吸收，同時(shí)PV/T=C。因此，我們可以通過(guò)這一個(gè)假設(shè)的氣體狀態(tài)去尋找任何一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活我們可以改變外界條件，讓化學(xué)反應(yīng)沿著我們需要的方向進(jìn)行。4、實(shí)際情況由于為了保證燃燒在整個(gè)反應(yīng)中是閉環(huán)的(物質(zhì)和能量都沒(méi)有散失)，我們?cè)诶硐霘怏w下，體積變化率為123倍，此時(shí)由于分子勢(shì)能以及溫度(分子動(dòng)能)等現(xiàn)實(shí)情況向反應(yīng)是釋放熱量的。讓我們來(lái)看一下這個(gè)熱量釋放的能量密度：46mg的乙醇就可以產(chǎn)生讓我們?cè)俅芜M(jìn)行一個(gè)假設(shè)！如過(guò)我們將一份的乙醇和三份的氧氣至于完全密閉的容器在長(zhǎng)期的生活體驗(yàn)中，我們始終認(rèn)為乙醇燃燒是自然的，而二氧化碳和水結(jié)合是不可能的， 衡狀態(tài)的等效分析(系統(tǒng)的熵不發(fā)生任何改變)。我們是可以在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)造處這個(gè)化學(xué)反應(yīng)的逆條件的！3、逆反應(yīng)的條件通過(guò)等效分析我們找到了一個(gè)可能的逆條件(其實(shí)只要保證平衡假設(shè)中終態(tài)的氣體PV/T壓力為1MPa，溫度為373K(100度)以上時(shí)，我們將二氧化碳和水蒸氣置入其中，最終形和氧氣，但是請(qǐng)記住，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，他是需要吸熱的，需要大量吸熱(46g乙醇的g會(huì)進(jìn)行，接下來(lái)我要做的就是：發(fā)明這個(gè)方法，記得不要走開哦！4、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向圖(P恒定)中，我們有A、B、C、D四個(gè)狀態(tài)(見下圖圖示)，A、常溫常壓下，乙醇被點(diǎn)燃釋放熱量形成高溫時(shí)的狀態(tài)；B、(E)混合氣系統(tǒng)內(nèi)總熵不變的假設(shè)狀態(tài)(我們可以由此推導(dǎo)出適合工業(yè)生產(chǎn)的狀態(tài)，C、常溫下反應(yīng)后要達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)，成分為二氧化碳和水；D、在平衡狀態(tài)時(shí)(氣體成分為二氧化碳和水蒸氣)強(qiáng)制給以高溫和(同時(shí)適當(dāng)提高壓合成乙醇后的穩(wěn)定氣體狀態(tài)。T1500KAEK通過(guò)高溫是反應(yīng)向逆方向進(jìn)行均不產(chǎn)生化學(xué)移動(dòng)DB溫度勢(shì)能促使正反應(yīng)進(jìn)293KC反應(yīng)進(jìn)行方向圖mV三、從二氧化碳到乙醇的工業(yè)化生產(chǎn)1、為什么選擇乙醇進(jìn)行分析當(dāng)氫氣燃燒時(shí)從化學(xué)反應(yīng)方程式可知：3份氣體產(chǎn)生2份氣體(1MPa，373K條件下，或者氣體水為氣態(tài)的化學(xué)平衡條件下)；當(dāng)甲烷燃燒時(shí)3份氣體產(chǎn)生3份氣體；當(dāng)甲醇燃燒時(shí)5氣體體積減少的比例最大，為1.25倍(有利于壓強(qiáng)的降低)。所以，如果我們?cè)龃笃胶恻c(diǎn)易實(shí)現(xiàn)收集和利用。自己正置身汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室水，但是我們的物質(zhì)狀態(tài)仍然是比較穩(wěn)定的(需要吸收能量)，比如：水依然是水，二氧化碳依然是二氧化碳，只有ppm級(jí)的乙醇。因?yàn)?，在這個(gè)狀態(tài)下發(fā)生制取乙醇的化學(xué)反反應(yīng)，因?yàn)樗坏梢詫?shí)現(xiàn)碳排放的回收，還成物，他們分別是水和二氧化碳，同時(shí)水和二氧化碳結(jié)合生產(chǎn)乙醇需要吸收巨大的能量： 1366.8kJ/mol。當(dāng)我們利用火花塞放電時(shí)，此時(shí)在放電周圍將出現(xiàn)瞬間高溫對(duì)這兩種物質(zhì)加氣產(chǎn)生。由于起初產(chǎn)生的乙醇?xì)怏w和氧氣比較稀薄，在加上“自然條件”下他們已經(jīng)失去反合氣體排出分離出乙醇。3、微觀分析圓圈內(nèi)的火花塞周圍的氣體看成是一個(gè)密閉的狀態(tài)，他們處在一個(gè)虛擬的“密閉容器”中，以到達(dá)1500度，我們?nèi)≈虚g值，如果需要我們還可以更大的提高放電值)，這個(gè)狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高在的兩種氣體能夠結(jié)合成氮氧化合物，這也是因?yàn)樵陂W電周圍(微觀)形成了極限條件。而我們這個(gè)人造的極限條件要比這個(gè)反應(yīng)所需條件高5-6倍，所以這個(gè)逆反應(yīng)的進(jìn)行時(shí)必然4、模型的風(fēng)險(xiǎn)修正該模型的一處風(fēng)險(xiǎn)就是，也許我們可以得到1.5MPa、373k條件下的二氧化碳(這個(gè)條么辦？如果那樣的話我們只能讓二氧化碳先存在與容器中，然后在火花塞放電時(shí)將水以霧狀力，尋找一個(gè)最適合的反應(yīng)點(diǎn)。四、工