Конверсия метана водяным паром протекает по уравнению:
СН4 + H2O « CO + 3H2 – 49,3 кДж.
Реакция является обратимой, т. е. в зависимости от условий, в которой она осуществляется, может проходить как слева направо, так и справа налево.
Вследствие обратимости реакции прямой процесс невозможно осуществить до конца. При достаточно высоких температурах и концентрациях метана в газовой смеси скорость прямой реакции гораздо больше, чем скорость обратного процесса. Постепенно скорости прямого и обратного процессов выравниваются, и наступает химическое равновесие, при котором в смеси присутствуют как исходные вещества, так и продукты реакции.
Равновесный состав газа для обычно применяемых в промышленности исходных газовых смесей и интервале температур 827—1027°С.
С изменением температуры, давления и состава исходной смеси равновесный состав газа также изменяется. При повышении температуры увеличиваются скорости обеих реакций (прямой и обратной), но увеличиваются они в разной степени. Данная реакций, протекает с поглощением тепла (эндотермическая реакция), скорость прямой реакции возрастает гораздо больше, чем скорость обратной реакции. В результате этого равновесие сдвигается вправо, т. е. в сторону уменьшения содержания метана в конвертированном газе.
Изменение давления влияет на равновесный состав газа только тогда, когда в результате реакции изменяется объем газа (при постоянном давлении), т. е. когда общее число молей (объемов) исходных веществ
отличается от числа молей (объемов) продуктов реакции. Реакция протекает с увеличением объема: из двух объемов исходной смеси получается четыре объема конвертированного газа, поэтому при повышении давления
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись сь |
| Дата та |
| Лис
|
равновесие смещается влево, т. е. степень конверсии метана снижается. Например, для исходной смеси состава СН4 : H2O = 1 : 2 при 827°С и давлениях 10, 20 и 40 атм содержание метана в конвертированном газе составляет соответственно 5, 10 и 16%