6.1.21 Výpočet výchozího složení pro žádanou přeměnu klíčové složky
Rovnovážná konstanta hydrogenace toluenu na methylcyklohexan v plynné fázi má při teplotě 520 K hodnotu 0,644 pro standardní stav f° = 101,325 kPa. Jaký je nutno zvolit poměr vodíku k toluenu v nástřiku, aby bylo dosaženo stupně přeměny 0,25 ? Reakce probíhá za atmosférického tlaku; předpokládejte ideální chování.
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
A = 4,82 mol (H2 na 1 mol toluenu)
Postup
Stupeň přeměny je bezrozměrná veličina, udávající podíl klíčové složky, který byl přeměněn.V daném případě tedy jedna čtvrtina původně přítomného toluenu má být v rovnováze přeměněna na methylcyklohexan. Vezmeme-li za základ bilance 1 mol toluenu, bude v rovnováze 0,75 molu toluenu, 0,25 molu methylcyklohexanu a (A−3 . 0,25) molu vodíku(viz stechiometrie reakce), kde A je požadované vstupní látkové množství vodíku. Z bilanční tabulky v rovnováze dosadíme do vztahu pro rovnovážnou konstantu (6.2) a vypočteme hodnotu A.
Řešení
Napíšeme stechiometrickou rovnici reakce a sestavíme bilanční tabulku. Za základ bilance vezmeme 1 mol toluenu:
upravíme a vypočteme hodnotu A:
A = 4,82 mol (H2 na 1 mol toluenu)
Pro přeměnu toluenu z 25-ti % musí být poměr vodíku k toluenu v nástřiku za daných podmínek 4,82 : 1 .