三)、甲烷幕疙转化反应翥方学 令1、根据可逆反应: CH4+H,O(g=CO+3H2 AH298=206.29kJ CH4+H2O(g)=CO2+H2△H29=-41.19kJ 平衡常数: COPH PcH P CO2PH2 P2 CO PHO 上式是将体系视为理想气体混合物的结论,通常转化过程压力不是太 高,用它来计算误差不大。但要求较高的设计需要计算逸度系数,用 逸度代替上式中的压力才是准确关系。利用热力学原理可导出平衡常 数与温度的关系。 质官星种大孝
26 （三）、甲烷蒸汽转化反应热力学 ❖ 1、根据可逆反应： 4 2 2 298 4 2 2 2 298 CH +H O(g) CO+3H H 206.29kJ CH +H O(g) CO +H H 41.19kJ = = − 平衡常数： 上式是将体系视为理想气体混合物的结论，通常转化过程压力不是太 高，用它来计算误差不大。但要求较高的设计需要计算逸度系数，用 逸度代替上式中的压力才是准确关系。利用热力学原理可导出平衡常 数与温度的关系。 ( ) 2 0 3 0 1 4 2 2 p p p p p K CH H O CO H p = CO H O CO H p p p p p K 2 0 2 2 2 =
三)、甲烷幕疙转化反应翥方学 只需要反应焓变与温度的关系就可根据 dlmK/T=△H°/(RT2) 导出平衡常数与温度的关系。 lK"1=-9864.57/T+83666T-20814×103T+ 18737×10-7T2-13.883 lgKn2=2183/T+0.093611gT+0.632×107 P 1.08×10-72-2298 质官星种大孝
27 只需要反应焓变与温度的关系就可根据 导出平衡常数与温度的关系。 ln / /( ) 0 0 2 d Kp dT = H RT 1.8737 10 13.883 lg 9864.57 / 8.3666lg 2.0814 10 7 2 0 3 1 − = − + − + − − T Kp T T T 1.08 10 2.298 lg 2183/ 0.09361lg 0.632 10 7 2 0 3 2 − = + + − − − T Kp T T T （三）、甲烷蒸汽转化反应热力学
三)、甲烷幕疙转化反应翥方学 平衡组成计算: 设进料中甲烷和蒸汽的量分别为nm,n,反应1中甲 烷消耗量为x,反应2中CO消耗量为y,则可得出两平 衡常数与各物质量的关系 (x-y)(3x+y)(p/p (nm-x(nw-x-y)(n+ 2 x) y(3x+y) (x-y(ny-x-y 质官星种大孝
28 平衡组成计算： 设进料中甲烷和蒸汽的量分别为nm，nw，反应1中甲 烷消耗量为x，反应2中CO消耗量为y，则可得出两平 衡常数与各物质量的关系 （三）、甲烷蒸汽转化反应热力学 2 3 0 2 0 1 ( )( )( 2 ) ( )(3 ) ( / ) n x n x y n x x y x y p p K m w p − − − + − + = ( )( ) (3 ) 0 2 x y n x y y x y K w p − − − + =
三)、甲烷幕疙转化反应翥方学 令利用上二式可求出x,y,从而得出各组分的浓度。 影响甲烷蒸汽转化平衡组成的因素 T/K/P^K水碳比/x 30玉 啊如 15 70080090010000 温度/℃C 压强/MPa 水碳比 A.温度的影响(水碳比=3)B.压强的影响(水碳比=3)C.水碳比的影响(800C) 图13甲烷藕汽转化中的影响因素 总之,甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行为好。 质官种线大孝
29 （三）、甲烷蒸汽转化反应热力学 ❖ 利用上二式可求出x,y,从而得出各组分的浓度。 影响甲烷蒸汽转化平衡组成的因素 ❖ T K P K 水碳比 x 图 1.3 总之，甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行为好
四)甲烷幕乞转化反应动 ☆1、反应的机理:反应历程由5步构成 (1)CH4+Z、Z(CH2)+H2 (2)z(CH2)+H2○(g)、z(cO)+2H2 3)Z(CO)+Z、Z+CO 4)H2O(g+z、z(O)+H2 (5)c○+ZO、C○2+2 2、反应动力学方程 r=k p(CH4) 1+ap(H2o)bP(co) p(H2) 质官星种大孝 30
30 （四）甲烷蒸气转化反应动力学 ❖1、反应的机理：反应历程由5步构成 （1）CH4+Z Z(CH2 )+H2 (2)Z(CH2 )+H2O(g) Z(CO)+2H2 (3)Z(CO)+Z Z+CO (4)H2O(g)+Z Z(O)+H2 (5)CO+ZO CO2+Z ❖2、反应动力学方程 1 b p(CO) p(CH ) ) H2 p ( p (H2 O) 4 r k + + =