Расчет процесса конверсии

5 Расчет процесса конверсии

Рассчитать процесс конверсии метана водяным паром по следующим данным:

СН+ НО  СО + 3Н

1.                Расчет термодинамических параметров.

1.1. По закону Гесса находим тепловой эффект химической реакции при нормальных условиях:

DН=(Sn_iDН)- (Sn_i DН)

DН= 0×3 - 110,53 + 241,81 + 74,85 = 206,13 кДж/моль

1.2. Найдем энтропию реакции:

DS= (Sn_iDS)- (Sn_iDS)

DS=3×130,52 +197,55 -188,72 -186,27= 214,12 Дж/моль×К

1.3. Найдем изменение энергии Гиббса в ходе реакции при нормальных условиях:

DG = (Sn_iDG)-(Sn_iDG)

DG= 3×0-137,15+288,61+50,85=142,31 кДж/моль

2. Найдем функцию зависимости теплоемкости от температуры С= f(Т)

Ср(СН₄) = 14,32 + 74,66×10Т - 17,43×10Т

Ср(Н₂О) = 30 + 10,71×10^-3Т + 0,33×10⁵Т^-2

Ср(СО) = 28,41+ 4,1×10^-3×Т - 0,46×10⁵Т^-2

Ср(Н₂) = 27,28 + 3,26×10^-3Т + 0,5×10⁵Т^-2

DСр = Dа + DbT + Dс’Т²+DcТ^-2

DСр = (3×27,28+28,41-30-14,32) + (3×3,26+4,1-10,71-74,66)×10^-3Т +

+ (3×0,5-0,46-0,33)×10⁵Т^-2 - 17,43×10^-6Т²

DСр = 65,93 - 71,49×10^-3Т + 0,71×10⁵Т^-2 - 17,43×10^-6Т² Дж/моль×К

2.1. Для азота зависимость теплоемкости от температуры выглядит следующим образом:

Ср(N₂) = 27,88 + 4,27×10^-3Т

3.1. Найдем изменение энтропии в ходе реакции при нагревании от t₁=25C до t₂=900C:

DS=dТ =

DS=16.54 Дж/моль×К

3.2. Найдем изменение энтальпии в ходе реакции при нагревании от t₁=25°C до t₂=900°C:

DH= 65,93 (1173-298) - ×71,49×10^-3(1173²-298²) -  -

DН= - 2375 Дж/моль

3.3. Рассчитаем энергию Гиббса на выходе t₂=900°С:

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 Р_Н2О = 2Р_СН4

Р_общ = Р_СН4 + 2Р_СН4= 3Р_СН4

Р_СН4 = Р_общ/3 = 10/3 атм.

При равновесии:

x_e= 0,8115 и x_e = - 2,29

Равновесная степень превращения равна 0,8115.

Вывод: равновесная степень превращения метана x_e=0,8115 ,степень конверсии a = 0,7 , данный процесс, возможно, провести в указанных условиях.

Похожие работы

Водород как альтернативный вид топлива

Скачать

37745

0

0

... этот идет достаточно медленно, еще далеко не все вопросы решены. Ожидают, что … вот-вот будет. Еще двадцать пять лет назад можно было видеть "Рафик" на топливных элементах. Впрочем, истории водорода как топлива тоже не один десяток лет. "Водородное будущее" автотранспорта эксперты связывают, прежде всего, с топливными элементами. Их притягательность признают все. Никаких движущихся частей, ...

Каталитические методы газоочистки

Скачать

38801

1

4

... , то требуются дополнительные операции (например, извлечение жидкими или твердыми сорбентами). Рис.1. Катионитовый фильтр: 1 – катионит; 2 – песок Трудно провести границу между адсорбционными и каталитическими методами газоочистки, так как такие традиционные адсорбенты, как активированный уголь, цеолиты, служат активными катализаторами для многих химических реакций. Очистку газов на ...

Предельные, или насыщенные, углеводороды ряда метана (алканы, или парафины)

Скачать

20613

10

0

... радикал (изопропил); (СН3)3С— - третичный одновалентный радикал (mpem-бутил). 1.2. Номенклатура и изомерия Номенклатура. Для названия предельных углеводородов применяют в основном систематическую и рациональную номенклатуры. Названия первых четырех членов гомологического ряда метана тривиальные: метан, этан, пропан, бутан. Начиная с пятого названия образованы от греческих числительных с ...

Сравнительный анализ: методы получения синтез-газа

Скачать

100076

5

23

... продукта, то установку снабжают блоком PSA (Pressure-Swing-Adsorption) (см. рис. 16). В таблице 6 представлены некоторые характеристик процессов конверсии метана. Таблица 6 Сравнительные технико-экономические показатели процессов получения синтез-газа. Показатели Паровая конверсия углеводородного газа Двухступенчатая конверсия в системе конвертеров "Тандем" Паро- ...