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)

正反应活化能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)也可表示平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)KP的表达式为 ;随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)从能量角度分析,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(从常温进料开始计时)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

 0  149580  149588  149594  149598  149604  149606  149610  149616  149618  149624  149630  149634  149636  149640  149646  149648  149654  149658  149660  149664  149666  149670  149672  149674  149675  149676  149678  149679  149680  149682  149684  149688  149690  149694  149696  149700  149706  149708  149714  149718  149720  149724  149730  149736  149738  149744  149748  149750  149756  149760  149766  149774  203614 

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