1.7.3 Výpočet tlaku

Rovnovážná konstanta hydrogenace naftalenu na tetrahydronaftalen

displaymath

má při teplotě 550 K hodnotu 1,22 (pro standardní stav pst = 101,325 kPa). Vypočítejte tlak, který je zapotřebí pro dosažení stupně přeměny 0,8 při stechiometrickém poměru výchozích látek v nástřiku do reaktoru. Předpokládejte ideální chování plynů.

Výsledek

642 kPa

Postup

Provedeme bilanci pomocí stupně přeměny (ξ = 0,8 mol pro nástřik 1+1 mol) a dosadíme do podmínky rovnováhy. Jedinou neznámou je nyní tlak.

Audio

tabule/p7-3.1.gif tabule/p7-3.2.gif tabule/p7-3.3.gif

Pro zjednodušení skutečné složky v rovnici nahradíme písmeny A,B a C. Dosud jsme pracovali pouze s pojmem rozsah reakce ξ, ale zde se objevuje stupeň přeměny . Zatímco rozsah reakce vyjadřuje počet zreagovaných molů jedné z výchozích látek, stupeň přeměny vyjadřuje jaké množství klíčové složky zreagovalo relativně vůči počátečnímu množství této složky. Když α = 0,8, znamená to, že 80% klíčové složky zreagovalo a v rovnováze zůstalo jen 20% původního množství této složky.
Vyjádříme si bilanční tabulku všech plynných složek, kde budeme bilancovat pomocí stupně přeměny, A je klíčovou složkou.
Celkový tlak vypočteme z rovnice pro rovnovážnou konstantu. Protože se při reakci mění součet stechiometrických koeficientů (δν ≠ 0), celkový tlak reakce ovlivňuje stupeň přeměny. Zde klesá látkové množství v parní fázi (δν = −2) a proto se stoupajícím tlakem se bude rovnováha posouvat ve prospěch produktů.