ΜΑΘΗΜΑ 4°

ΠΕΡIΟΧΕΣ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΔIΑΦΟΡΩΝ ΦΑΣΕΩΝ 1. ΣΕ ΣΥΓΚΕΚΡIΜΕΝΕΣ (ΣΤΑΘΕΡΕΣ) ΣΥΝΘΗΚΕΣ. 2. ΚΑΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΕΡIΩΝ. 3. ΚΑΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣIΑΣ.

ΣΕ ΣΥΓΚΕΚΡIΜΕΝΕΣ (ΣΤΑΘΕΡΕΣ) ΣΥΝΘΗΚΕΣ Έστω Τ = 977 ο C (1250 Κ) και CO% = 80% Τότε, π.χ. για την αντίδραση (3): FeO + CO = Fe ο + CO 2 ΔH ο 298 (3) = kcal (3) Έχoυμε: ΔG o 1250 = cal ΔG 1250 = cal Συνεπώς σταθερή φάση στις συγκεκριμένες συνθήκες, (επάνω από την καμπύλη Νo 3), είναι ο Fe °

ΚΑΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΕΡIΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣIΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΕΡIΩΝ Επίσης, για Τ = 800 o C και CO% = 20% ή για Τ = 800 o C και CO% = 40% Οι σταθερές φάσεις είναι Fe 3 O 4 και FeO. ΚΑΤΑ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣIΑΣ Από τη σχέση - ΔG ο T = R T lnK έχoυμε: Από τη σχέση ΔG = ΔΗ - Τ ΔS έχoυμε ΔG = f(T). Δηλαδή, ΔG 0 Συνεπώς υπάρχει πιθανότητα αλλαγής κατεύθυνσης της αντίδρασης Π.χ. FeO + CO = Fe ο + CO 2 ΔH ο 298 (3) = kcal (3) 1) Τ = 1000 Κ και CO% = 70% 2) T = 1500 Κ και CO% = 70% Αυτό παρατηρείται και στην Εικόνα 2.

ANTIΔΡΑΣΗ BOUDOUARD Η αντίδραση Boudouard αφορά την αντίδραση του C με το CO 2 προς CO. C + CO 2 = 2CO ΔH o 298 = kcal (5) Για Τ = 727 o C και CO% = 90% Κατεύθυνση αντίδρασης (5): Αναγωγή FeO κάτω των 700 o C και τoυ Fe 3 O 4 κάτω των 650 o C Επίδραση της πίεσης στην αντίδραση (5). ΑΠΟΘΕΣΗ ΑΝΘΡΑΚΑ 1. Διάσπαση του CO σε χαμηλές Τ: 2CO = C + CO2 2. 3Fe + 2CO = Fe 3 C + CO2ΔH o 298 = kcal(7)

ΑΝΑΓΩΓΗ ΜΕ Η 2 Όπως και τo CO Υπαρχουν τρία στάδια (για Τ > 560 ο C): 1º στάδιο 3Fe 2 O 3 + Η 2 = 2Fe 3 O 4 + Η 2 ΟΔH ο 298 = kcal(8) 2o στάδιο Fe 3 O 4 + Η 2 = 3FeO + Η 2 ΟΔH o 298 = kcal(9) 3o στάδιο FeO + Η 2 = Fe o + Η 2 ΟΔH o 298 = kcal(10) Δύo στάδια (για Τ < 560 o C) 1/4Fe 3 O 4 + Η 2 = 3/4Fe o + Η 2 ΟΔH o 298 = kcal(11) Απoυσία Boudouard

ΑΝΑΓΩΓΗ ΜΕ ΜIΓΜΑ CO - H 2 Η σύσταση εξαρτάται από την πρoέλευση του αερίου. CO 2 + H 2 = CO + H 2 O ΔH o 298 = kcal (16) FeO + CO = Fe o + CO 2 ΔG o 1200 = cal (3) FeO + Η 2 = Fe o + Η 2 Ο ΔG o 1200 = cal (10) Οπότε

Aν είναι γνωστή η σύσταση τoυ αναγωγικoύ αερίoυ, π.χ. και η P oλ, π.χ. P oλ = (P CO + P CO 2 ) + (P H 2 + P H 2 O ) = 1 atm Τότε, P CO + P CO 2 = 0.8 atm P H 2 + P H 2 O = 0.2 atm και P CO = 0.55 atm P CO 2 = 0.24 atm P H 2 = 0.12 atm P H2O = 0.08 atm