Расчет процесса конверсии
4. Найдем константу равновесия:
DG°=-RTlnKp
Kp = exp(-DG°/RT)
Kp=exp(-(-62058,71/8,31×1173))=582,04
4.1. Рассчитаем равновесную степень превращения метана. При температуре от 827°С и составе исходной смеси СН4 : Н2О = 1 : 2 необходимо проводить процесс при абсолютном давлении 10 атм.
СН4 + Н2О ® СО + 3Н2
т.к. водяной пар в избытке, то РН2О = 2РСН4
Робщ = РСН4 + 2РСН4= 3РСН4
РСН4 = Робщ/3 = 10/3 атм.
При равновесии:
xe = 0,8115 и xe = - 2,29
Равновесная степень превращения равна 0,8115.
Вывод: равновесная степень превращения метана xe=0,8115 ,степень конверсии a = 0,7 , данный процесс, возможно, провести в указанных условиях.
5. Составим материальный баланс.
Приход |
Расход | ||||
Исходное вещество |
m, кг |
V,м3 |
Продукт |
m, кг |
V,м3 |
СН4 |
714,29 |
1000 |
СН4 |
214,29 |
300 |
N2 |
25,51 |
20,41 |
N2 |
25,51 |
20,41 |
Н2О |
1607,14 |
2000 |
Н2О |
1044,64 |
1300 |
СО |
875 |
700 | |||
Н2 |
187,5 |
2100 | |||
Итого: |
2346,94 |
3020,41 |
Итого: |
2346,94 |
4420,41 |
5.1.Найдем количество поступающего метана (в час):
по закону эквивалентов
(кг)
Найдем количество конвертируемого метана:
V=0, 7×1000=700 (м3)
После реакции осталось:
m(СН4) = 714,29 – 500 = 214,29 (кг)
V(СН4)= 1000 – 700 = 300 (м3)
5.2. Найдем необходимое количество воды для осуществления реакции:
В промышленном производстве для осуществления процесса воду и метан берут в отношении 2:1. Исходя из этого условия рассчитаем количество поступающего водяного пара:
V = 2 × 1000 = 2000 (м3)
Смотрите также
Синтех азотной кислоты
Азотная
кислота по объему производства занимает среди других кислот второе место после
серной кислоты. Все возрастающий объем производства HNO3
объясняется огромным значением азотной кислот ...
Водорастворимые витамины
К водорастворимым
относятся витамины группы В (В1, В2, В3, В5,
В6, В12, витамин Н, витамин С, и др.). В химическом отношении
витамины группы В объединяет то, что все они содержат азот, то е ...