反応工学 複合反応の平衡計算


(「化学工学プログラミング演習」より)

【例題】メタンの改質反応は以下の2段階である。(K は平衡定数)

CH4 + H2O → CO + 3H2 K1= 1.385 atm2 (1)
CO + H2O → CO2 + H2 K2= 1.805 (2)

温度  873 K, 圧力 1 atmにおいて、原料ガスがメタン 1molに対して水蒸気5 molであるとき、平衡組成を計算する。

【解】反応(1)でのCH4の転化量をx [mol], 反応(2)でのCOの転化量をy [mol]とすると、反応前後の物質収支は以下のよう。(P::全圧)

したがってPi を各成分の分圧として平衡定数が以下となる。

P =1 atm とすると、次式:

となり、未知数 x ,y の非線形連立方程式を解く問題となる。