Равновесие метан водяной пар

Расчет однократной перегонки с водяным паром можно проводить, решая общую систему уравнений материального и теплового баланса с учетом содержания в смеси водяного пара. В этом случае константу равновесия для водяного пара следует принимать по какому-либо высоколетучему компоненту, не растворяющемуся в рабочих условиях в жидкости, например по метану или азоту. Такой расчет становится аналогичным расчету процесса без водяного пара и поэтому обладает значительно большей общностью по сравнению с рассмотренной выше методикой. [c.65]

Степень конверсии углеводородов в пересчете на метан 95%. На входе в конвертор отношение пар газ равно 1,1. Состав технического кислорода (в объемн. %) 02 — 95,К2 + Аг — 5 температура паро -газовой смеси на входе в конвертор 550° С, на выходе 750° С. Температура кислорода 50° С. При определении состава конвертированного газа принять, что соотношение между СО и СО2 в нем соответствует равновесию реакции конверсии СО водяным паром. [c.199]

На рис. 1 и 2 представлены кривые изменения выхода окиси углерода на моль израсходованного кислорода и газа, построенные по данным материального баланса названных опытов. Из табл. 3 видно, что при 700° в газе сгорает водород и окись углерода, метан же остается несгоревшим. С повышением температуры, в результате ускорения реакции (1), содержание метана в реакционном газе постепенно снижается. Однако это снижение наблюдается лишь до 900—950°. Выше этих температур уменьшение СН4, в условиях наших опытов, не наблюдалось. В отношении других компонентов реакционного газа наблюдалось с ростом температуры увеличение концентрации окиси углерода и уменьшение содержания в газе двуокиси углерода и водорода. Но для этих компонентов относительное влияние роста температуры на изменение содержания указанных компонентов наиболее заметно ниже 900—950°. Такая зависимость состава реакционных газов от температуры может быть объяснена,во-первых, тем, что степень конверсии метана углекислотой, возрастающая с температурой, становится близкой к полной при указанных температурах (900—950°), во-вторых,— характером кривой изменения константы равновесия реакции водяного газа. [c.343]

Помимо температуры и давления, на равновесие реакций (7.1) и (7.2) существенное влияние оказывает мольное отношение водяной пар (т. е. окислитель) углерод сырья Очевидно, что при увеличении отношения д сверх стехиометрического равновесия концентрация метана в газах конверсии будет снижаться. Установлено, что в продуктах паровой конверсии углеводородного сырья при температуре выше 600° С отсутствуют гомологи метана. Это обусловливается тем, что метан является наиболее термостойким углеводородом по сравнению с его гомологами. Поэтому равновесный состав продуктов паровой конверсии углеводородов при температуре свыше 600 °С обычно рассчитывают по константе равновесия реакций [c.720]

Значения констант равновесия указанных реакций (табл. И-11) намного выше, чем реакции конверсии метана водяным паром (табл. П-1). При добавлении водяного нара в двукратном количестве (по сравнению со стехиометрическим) гомологи метана н олефины практически полностью конвертируются при 400—500 °С. Однако при этх температурах реакция (П-1) протекает справа налево, т. е. с синтезом метана из СО и Н2, образовавшихся по реакциям (П-7) — (П-10). Метан может образоваться также в результате гидрирования высших алифатических углеводородов по реакциям (П-11)— (П-12). [c.85]

В практических условиях конверсии метана с водяным паром вследствие одновременного протекания приведенных выше реакций образуется газовая смесь, содержащая метан, водяной пар, окись и двуокись углерода и водород. Состав такой газовой смеси определяется состоянием равновесия конверсии СО по реакции (1.2). Изменение равновесного состава газовой смеси, получаемой в результате конверсии метана при атмосферном давлении, различных температурах и разных соотношениях водяного пара и метана, представлено в табл. 1-2. [c.24]

Третья стадия — крекинг метана, конверсия и крекинг ацетилена, газификация свободного углерода. На этой стадии метан непосредственно не реагирует с водяным паром и двуокисью углерода реакция конверсии углеводорода осуществляется главным образом через образование ацетилена. Третья стадия характеризуется исчезновением этилена, ацетилена и метана из газа, газификацией свободного углерода, возобновлением накопления СО, увеличением накопления Нз (наблюдается перегиб на кривой Из), значительным уменьшением количества НзО и некоторым уменьшением СО . В результате установления равновесия реакции водяного газа мольные количества СО, СОз, Нз и НзО достигают значений, определяемых составом исходной смеси. [c.129]

В настоящее время известен целый ряд систем, в которых наблюдается равновесие газ — газ гелий — аммиак, гелий — бензол, гелий — гексан, гелий — метанол, водяной пар — бутан, аммиак — метан, аммиак — аргон, двуокись серы — азот и др. [c.338]

Для осуществления эндотермической реакции диссоциации метанола используется трубчатый реактор (рис. 2). Температура реакции 275—350 °С сырьем является парообразный метанол, содержащий достаточное количество водяного пара для превращения монооксида углерода в диоксид и сдвига равновесия реакции. В результате отмывки диоксида углерода в скруббере с алкиламином получается весьма чистый водород. Когда оборудование перестраивалось для целей мирного времени, в схему процесса была добавлена стадия превращения остаточного монооксида углерода в метан, который, как уже говорилось, безвреден для большинства процессов гидрирования. [c.150]

Константы равновесия для реакции водяного пара с метаном [c.176]

Гомологи метана Са — Сю менее устойчивы при равных температурных условиях, чем метан, что видно из данных по константам равновесия реакции конверсии метана, этана и пропана с водяным паром, приведенным в табл. 18 [7]. Термодинамические расчеты показали, что при 300 °С и выше гомологи метана присутствуют в конвертированном газе в ничтожных количествах. [c.68]

На рис. 3 приведены изменения состава газового потока по длине реактора. На первом участке реактора вступает в реакцию ледяной пар и образуется дополнительное стехиометрическое количество метана. В дальнейшем водяной пар реагирует с метаном и концентрация их в газе снижается. В конце реактора степень кон-ве )сш значительно приближается к равновесной. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что в среднем состав газа в тру- е-реакторе далек от равновесного и при моделировании реактора Нельзя пользоваться гипотезой о достижении равновесия в каждой очке реактора. [c.89]

Сопоставление состава полученного конвертированного газа с соответствующими данными термодинамического равновесия, рассчитанными по описанной выше методике, показывает, что содержание метана в газе, полученном на нанесенном катализаторе, выше, а в полученном на сплавном катализаторе — ниже, чем равновесная концентрация метана. Такая разница может быть объяснена различием механизма процесса на нанесенном и сплавном катализаторах. Можно предположить, что на сплавном катализаторе гомологи метана, содержащиеся в нефтезаводском газе, взаимодействуют с водяным паром, образуя метан и углекислоту, которая реагирует с водородом, содержащимся в сырье, образуя метан и воду последняя реакция не доходит до состояния равновесия. На нанесенном катализаторе, обладающем лучшими гидрирующими свойствами, водород вступает в реакцию с гомологами метана, образуя метан, который взаимодействует с водяным паром с образованием водорода и углекислоты в последней реакции также не достигается равновесия в условиях эксперимента. Таким образом, в обоих случаях не устанавливается равновесие по реакции [c.270]

При производстве газа для синтеза аммиака метан окисляют водяным паром и кислородом, а для синтеза метанола и высших спиртов — смесью водяного пара и двуокиси углерода или по реакции (II 1.3) кислородом. Обычно конверсию метана проводят при избытке водяного пара для смещения равновесия и предотвращения образования сажи. [c.114]

Гидрогенизация тяжелых остатков нефти обычно проводится при температуре 450—465° С, т. е. выше критической температуры для всех углеводородов, составляющих широкую фракцию. Последняя в условиях процесса гидрогенизации в проточной системе, т. е. в заполненном реакторе, находится в состоянии кипения, которое сильно затрудняет насыщение сырья водородом. В этих условиях большое значение имеет распределение катализатора в пленках сырья, из которого образовавшиеся легкие фракции уже перешли в паровую фазу, т. е. в котором процесс кипения уже закончился. Что касается осуществления процесса в автоклавах, то здесь система находится в состоянии динамического равновесия и кипения не происходит. Благодаря этому, процесс в автоклавах существенно отличается от непрерывного процесса, протекающего в условиях установившегося режима — в проточных реакторах. Основное отличие заключается в том, что автоклав загружается сырьем не более чем на 60%. Остальной объем заполняется реагирующим газом, например, водородом. По мере расходования водорода давление в автоклаве падает и его необходимо восстановить добавкой свежего водорода. Однако полного восстановления исходного положения достичь не удается. Газ будет разбавлен продуктами реакции метаном, окисью углерода и парами воды. После того как их концентрация достигнет 80%, процесс сильно замедлится или прекратится. В тех случаях, когда поглощение водорода не сопровождается падением давления, например при восстановлении органических кислот и фенолов, сопровождающемся выделением водяных паров, подача свежего водорода невозможна. Приходится рассчитывать лишь на его запас, содержащийся в газовом пространстве автоклава. Для этих целей применяются автоклавы, имеющие сырьевое пространство всего 10%. [c.125]

При проведении процесса без применения катализатора скорость реакции между метаном и водяным паром незначительна, и термодинамическое равновесие в интервале температур 700— 1050° С не устанавливается. В практических условиях для конверсии метана с водяным паром в отсутствие катализатора необходимы температуры порядка 1300—1400° С. [c.145]

Реакция сильно эндотермична, и ее равновесие смещается вправо лишь при повышении температуры (рис. 27, кривая 1). Чтобы увеличить степень конверсии метана, процесс ведут при 800—900 °С в избытке водяного пара. При атмосферном давлении этот избыток невелик (2 1), но повышение давления неблагоприятно влияет на состояние равновесия, и в этом случае приходится работать с объемным отношением пара к метану, равным 4 1. [c.85]

При соответствующих условиях процесс конверсии метана может достигать термодинамического равновесия. Такое состояние характеризуется определенной полнотой превращения метана. Одним из существенных факторов, способствующих конверсии метана, является температура. Чем она выше, тем меньше содержание метана в конечном газе. Избыток водяного пара также способствует более полному превращению метана, однако при этом в конвертированном газе образуется большое количество СО2. Аналогично протекают реакции с этаном, пропаном, бутаном, а также с олефинами. В качестве показателя глубины протекания процесса выбрана ориентировка на метан, так как все высшие углеводороды реагируют быстрее и оценка равновесного состояния процесса может полностью базиро- [c.51]

Гомологи метана (этан, пропан, бутан и др.) взаимодействуют с водяным паром при более низких температурах, чем метан. Однако в конечной газовой смеси при температурах 400-500 °С содержится значительное количество метана как вследствие равновесия реакции метана с водяным паром, так и в результате гидрирования алифатических углеводородов [c.17]

При конверсии этана, пропана, бутана и олефинов водяным паром на никелевом катализаторе при температуре 600 °С и выше в продуктах реакции из углеводородов был обнаружен только метан [5]. Поэтому равновесный состав газа, получаемого конверсией любых алифатических углеводородов при указанной температуре, можно определить, исходя только из констант равновесия реакций (II.1) и (11.4). [c.53]

П р й м е р 14. Предположим, что в процессе производства водорода метан и водяной пар пропускаются над катализатором при атмосферном давлении и газы, покидающие реактор, находятся в равновесии при 600° С. Требуется определить процент разложившегося метана и состав сухого выходящего газа, если в реактор поступает смесь водяного пара и метана в отношении 5 1. [c.596]

Рассмотренное равновесие сохраняется и в том случае, если продукты неполного горения содержат кроме компонентов реакции водяного газа И другие продукты неполного горения метан или частички твердого углерода. Последние могут представлять собой частички сажи или непрореагировавшего пылевидного топлива (генераторы с кипящим слоем). [c.358]

В этом случае углекислота и водяной пар водяного газа взаимодействуют с метаном и углеродом с образованием окиси углерода и водорода, так как при температуре выше 900° равновесие этих реакций почти целиком сдвинуто в сторону указанных компонентов. Поэтому все продукты реакции не находятся в истинном равновесии. Однако, ввиду относительно малой скорости реакций конверсии метана и газификации углерода по сравнению со скоростью реакции водяного газа, можно с полным правом считать, что компоненты реакции водяного газа в каждый данный момент времени находятся в равновесии. [c.358]

Поэтому снижение давления должно благоприятствовать смещению равновесия вправо. Практически понижение парциального давления производится прибавлением к метану инертных газов, например азота или лучше перегретого водяного пара. [c.269]

Влияние концентраций (парциальных давлений) компонентов системы. Если, например, в систему добавить метан, т.е. увеличить его концентрацию, то равновесие системы нарушается. При этом ускорится прямая реакция, что приведет к увеличению концентрации продуктов реакции СО2 и Нг и уменьшению концентрации водяного пара, т.е. равновесие смещается вправо. Процесс будет протекать до тех пор, пока не установится новое равновесие. Новые равновесные концентрации всех компонентов будут такими, чтобы соотношение между ними, определяемое константой равновесия, оставалось постоянным. Если в систему ввести дополнительное количество диоксида углерода, то в соответствии с принципом Ле Шателье равновесие сместится влево. [c.147]

На активных катализаторах конверсия протекает вплоть до достижения термодинамического равновесия. На рис. 2.2 приведены равновесные конверсии метана и выходы СО и Н2 при атмосферном и повышенном давлении. Константа равновесия равна 1 при 780°С. При более низкой температуре протекает обратная реакция метанирования СО. При 800°С равновесная конверсия достигает 90-92%. Увеличение мольного отношения водяной пар метан увеличивает равновесную конверсию СН4. На практике применяют отношение Н20 СН4 = 2-5 в зависимости от конечной цепи синтеза. Избыток водяного пара препятствует таюке углеотложению по реакции Будуара [c.26]

Как видно из таблицы, с повышением температуры, понижением давления и увеличением относительного количества водяного пара степень превращения метана возрастает. При давлении 1 am, отношении СН4 Н2О = 1 2 и температурах 527, 627, 727 и 827° С степень превращения СН4 в случае равновесия достигает соответственно 40,9 73,4 95,8 и 99,6% (даже при 400° С метан, по данным реагирует на 23%). [c.18]

Такой результат показывает, что равновесие достигается при почти полном превращении метана и водяного пара и что эта реакция применима для получения водорода при 1 ООО . В действительности при высоких температурах метан реагирует с водяным паром преимущественно по более простому уравнению [c.107]

Последние взаимодействуют между собой по так называемой реакции водяного газа (СО -f Н2О СО2 - - Н2), которая имеет большое значение во всех процессах неполного горения. Эта реакция при высоких температурах идет настолько быстро, что водород, окись углерода, водяной пар и углекислота в продуктах горения, покидающих реакционное пространство, находятся обычно в равновесии. Этому равновесию не мешает присутствие в продуктах горения не только инертного азота, но и продуктов, не находящихся в равновесии. К таким продуктам можно отнести метан (в небольшом количестве всегда присутствующий в продуктах неполного горения), ацетилен, этилен и твердый углерод в виде частичек сажи. [c.4]

Бышения температуры равиовесие сдвигается все более и более в сторону, благоприятствующую образованию окиси углерода, и реакция (1) приобретает все более преобладающее значение даже ib присутствии избытка водяного пара. Были найдено, что относительные количества получающихся окиси и двуокиси углерода при- различных температурах реакции и отношениях водяного пара к метану находятся в хорошем соответствии с тем, что1 вытекает из равновесия для водяного газа. Эти соображения ведут к тому предположению, что1 наилучшим методом использования реакции системы водяной пар—метай для производства водорода является процесс, протекающий в две стадии он состоит в первую очередь в каталитической реакции при высокой тем1пературе согласно уравнению (1 ) за ней следует дальнейшая обработка водяным паром при более низкой температуре и в присутствии катализатора, применяемого при реакции получения водяного газа. Это ведет в конце концов к газовой смеси, содержащей ОКОЛО 20% двуокиси углерода и 80%> водорода, лишь со следами метана и окиси углерода. [c.312]

Нарашимханом и Фостером [10] была применена методика, сходная с использованной в работе [9]. Авторы изучали скорость образования углерода при термическом разложении метана на поверхности сажевых частиц, движущихся в потоке продуктов горения. Примененное реакционное устройство представляло собой трубу из огнеупорного пенобетона диаметром 100 мм и высотой 1500 мм. Снизу в эту трубу из топки вводились продукты полного сгорания городского газа с содержанием избыточного кислорода от О до 8% при температуре 1100— 1500°С. В середине реактора в продукты сгорания с большой скоростью вдувался метан (число Рейнольдса струи метана составляло 250 ООО, а основного потока — 5000), выше по ходу газа отбирались пробы сажи и газа. При помощи электронного микроскопа авторам не удалось обнаружить образования новых сажевых частиц при отборе сажи через 10 сек после ввода метана. В этой ближайшей точке отбора не был обнаружен также и кислород. Авторы считают, что образование сажевых частиц в условиях их опытов происходило за время меньше 10 сек, и полученные ими данные относятся только к росту слоя углерода на образовавшихся ранее сажевых частицах. В ходе опытов измеряли концентрацию сажи, размер частиц (с помощью электронного микроскопа), температуру и состав газа по всей длине реактора. Баланс углерода сходился с дефицитом в 15%, что, по-ви-димому, объясняется образованием слоя углерода на стенках. Кроме того, было отмечено, что при температурах 1100— 1500 °С за время 10" сек в газообразных продуктах наблюдалось установление равновесия реакции водяного газа. [c.76]

Опыты Хабера и Рихардта в близких условиях были повторены Кондратьевым с сотр. [136]. Вместо светильного газа был взят метан. В этих опытах температура зоны сгоревших (во внутреннем конусе пламени) газов измерялась в трех точках на различных расстояниях I 5, 45 и 85 мм) от внутреннего пламени. В тех же точках измерялись (путем отбора проб газа) величины рсо/рнг и рсо,1рп,о, па основании которых вычислялась константа равновесия водяного газа, а также — с использованием уравнений баланса — парциальные давления Hj, СО, Н,0 [c.480]

С точки зрения максимальных выходов водорода за юдин проход представляется заманчивым конвертировать метан полностью по реакции (УИ-6) с непосредственным получением в одну ступень СОг и Нг. Однако такой одноступенчатый процесс термодипамическп нецелесообразен, ибо при пониженных температурах конверсии в продуктах реакции будет оставаться еще много метана, а при повышенных температурах в газе будут содержаться большие количества СО. В обоих случаях для смещения равновесия в сторону увеличения выходов Нг и СОг -Необходимо работать с весьма большими избытками водяного пара, во много раз превышающими расход пара при конверсиипСН [c.140]

Достижение равновесия этих реакций, сопровождающихся увеличением объема и поглощением тепла, зависит от давления, температуры и концентрации реагирующих веществ. По принципу Ле Ша-телье, с повышением давления равновесие реакции (1.1) сдвигается влево, что приводит к увеличению остаточного содержания метана в конвертированном газе. Для сохранения заданной степени конверсии при повышении давления необходимо увеличить температуру процесса или содержание водяного пара в газовой смеси по сравнению о стехиометрическим его количеством. Следовательно, путем повышения температуры или увеличения соотношения пар метан в исходной смеси при постоянной температуре можно уменьшить отрицательное влияние давления на равновесие реакции конверсии. [c.22]

Так, наиболее обширные исследования по определению равнювесной концентрации водяного пара в метане при давлении до 680 ата и температуре 37,8—240° выполнены Олдсом, Седжем и Леси [7]. Равновесная концентрация водяного пара в этане в диапазоне тех же давлений и температур приводится в [8]. Кобайши и Катц [9] изучали равновесие воды и пропана в жидкой и паровой фазах при давлении [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология