[15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应过程
| 化学方程式
| 焓变△H (kJ/mol)
| 活化能Ea (kJ/mol)
| 甲烷氧化
| CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
| -802.6
| 125.6
| CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)
| -322.0
| 172.5
| 蒸汽重整
| CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
| 206.2
| 240.1
| CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)
| 165.0
| 243.9
| 回答下列问题: (1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。 (2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。 (3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP= ; 随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于 。 (5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 。 A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9MPa C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa ②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时) 的变化趋势示意图:
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是 。 |