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.

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)

Не прореагировало водяного пара:

m(Н2О) = 1607,14 – 500 = 214,29 (кг)

V(Н2О) = 2000 – 700 = 300 (м3)

5.3. В реактор поступает :

Т.к. азот не участвует в химической реакции, то на выходе:

m = 25,51 (кг)

V = 20,41 (м3)

5.4. Найдем количество образовавшегося в ходе реакции СО:

5.5. Найдем количество образовавшегося водорода:

Вывод: . Материальный баланс сошелся.

6. Составим энергетический баланс:

6.1. Найдем тепло, которое поступает с исходными веществами – физическое тепло:

где T1 – температура на входе, (t1=105C); Ср – теплоемкость, будем считать, что теплоемкость зависит от температуры (п.2).

Реакция конверсии водяным паром сильно эндотермична, поэтому необходимо подогревать исходную реакционную смесь. В промышленности для подогрева системы используют природный газ, за счет сжигания которого выделяется необходимое количество тепла Q.