低浓度煤层气在发烟硫酸溶液中液相部分氧化反应的热力学分析-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

汕化
1034
PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2012年第41卷第9期
低浓度煤层气在发烟硫酸溶液中液相
部分氧化反应的热力学分析
刘志林,王维勋,师博辉,唐成,蔡进勇,陈立宇
(西北大学化工学院,陕西西安710069)
摘要]利用 Gaussian03量子化学计算软件,采用密度泛函法对低浓度煤层气在发烟硫酸溶液中液相部分氧化反应进行了热
力学分析。计算结果表明,硫酸单甲酯在298.15K时的气相标准摩尔生成焓和标准生成吉布斯自由能分别为-706.36kJ/mol
和-592.94 KJ/mol;得到硫酸单甲酯的定压摩尔热容与温度的关系式C=0.0001T+0.24727143.984;推测出硫酸单甲酯主要
是按反应途径CI1+SO、+H2SO2 CH,. H+SO2+H2O生成,副产物CO2主要是按反应途径CH4+4Sの→CO2+4S02+2H2O生成;
反应中生成的水与发烟硫酸溶液中的SO,反应生成硫酸,防止了硫酸单甲酯的水解
关键词」低浓度煤层气;液相部分氧化;硫酸单甲酯;热力学分析; Gaussian03量子化学计算软件
文章编号]1000~8144(2012)09-1034-06
中图分类号]TQ013.1
文献标识码]A
Thermodynamic Analysis of Liquid Partial Oxidation of Low Concentration Coalbed
Methane Reactions in Fuming Sulphuric Acid System
Liu Zhilin, Wang Weixun, Shi Bohui, Tang Cheng, Cai inyong, Chen Liyu
College of Chemical Engineering, Northwest University, Xi'an Shaanxi 710069, China)
Abstract I Thermodynamic analysis for the liquid partial oxidation of low concentration coalbed
methane(CBM)in oleum was carried out using quantum chemical calculation software Gaussian 03
The thermodynamic calculation results show that the A Ff and A G of CH, OSO, H in the gaseous
phase are-706 36 KJ/mol and-59294 KJ/mol at 298 15K, respectively. In the range of 298.15 K to
1 073. 15 K, the relationship between the C, of CH,OSO. H and temperature is C-0.000 1+0.247 2
+ 43.984. The As and AGS of the liquid partial oxidation reactions of low concentration CBM were
calculated. The results indicates that the CH,OSO H is mainly generated through reaction CH,+ SO,
H2 S0% -CH;OSO H +SO2+H,O, and the byproduct CO2 is mainly generated by reaction CH,
4$0 CO +4$02+2H O The generated water reacts with SO in oleum to produce sulphuric acid
which prevented the CH; OSO, H from hydrolyzing
I Keywords J low concentration coalbed methane; liquid partial oxidation; monomethyl sulfate
thermodynamic analysis; quantum chemical calculation software Gaussian 03
在发烟硫酸溶液中,低浓度煤层气液相部分氧液中部分氧化反应的热力学性质难以准确地计算。
化反应首先生成中间产物硫酸单甲酯,硫酸单甲酯
Gaussian03量子化学计算软件对化合物以及反
再进一步水解生成日的产物甲醇。硫酸单甲酯可以应体系的热力学性质的计算精度可以与实验数据较
较稳定地存在于硫酸溶液中,但离开硫酸溶液后其好地吻合。
稳定性大幅下降以至于不能稳定存在,因此硫酸单
本工作利用 Gaussian03量子化学计算软件,计
甲酯的热力学性质通过常规方法难以得到。硫酸渀
液具有很强的介电常数(6=-100),化合物在硫酸溶
收稿日期]2012-03-03;「修改稿日期」2012-06-06
作者简介1刘志林(1986-),男,陕西省西安市人,硕士生
液中的热力学性质与在标准状态下的热力学性质相电话1590000电邮 liuzhilin8m。联系人:陈立
化具有较大差异,因此低浓度煤层气在发烟硫酸溶宇,电邮 chenly(anwu.edu. cn