Question

ぽ

マーカで引いた部分の数字はどこから出てきたのですか

硫酸は二酸化硫黄(SO,) を酸化し水と反応させることで製造されてい
る。 固体触媒を使い二酸化硫黄ガスを直接酸化させ不純物の少ない
三酸化硫黄(SO)を得て、この生成物を濃硫酸に過剰に吸収させて発
煙硫酸とし,純水の希釈水で最終製品である濃硫酸を得る。 ここでは,
三酸化硫黄を得る以下の反応について考える。
SO2+1/2O2 = SO3
8.0mol% の SO, を含む673Kの空気を100 molh で反応器に供給し,
出口でのSO, の反応率が80% となるように運転している場合, 反応
器出口での混合物の濃度と温度を求めよ。
ただし, 空気は窒素と酸素の分圧が, それぞれ 0.80, 0.20 と仮定する。
また, SO2, SO3, O2 の 298 K における標準生成熱 4H [kJ mol-1] は,
それぞれ-297.0, -395.2,0であり, 各成分のモル熱容量Cp.m [Jmol
K-1] は表6-4を用いて求めることとする.

SO₂
SO3
N₂
0₂
a
23.85
19.21
27.016
28.11
bx 10³
66.99
1374
58.12
-0.003680
=
Cp.ma +bT + CT2
cx 10⁰
-4.961
-11.76
-0.289
1.746

まず物質収支を考える. 反応器入口および出口の各成分の濃度は以下の図のよう
に求められる.
流入熱量
原料100mol -
SO : 8.0mol-1
Air: 92.0 mol h-1
02:18.4 molt h-1
N₁: 73.6 mol h
発熱Q (反応熱4,H)
反応器
温度 Tout
反応熱は以下の式で表される.
温度 Tout
ArH°=△rHsos-
生成物
未反応物
-(ArHo₂+1/A₂H8₂)
SO: 6.4 mol h-1
SO:1.6 mol h-1
10:15.2 mot h
不活性物質 N: 73.6 mol h
流出熱量
=-395.2-((-297.0)+0)
=−98.2 kJ mol™¹
反応熱が負となるため、この反応は発熱反応である.
次に熱収支を考える. 反応器へのエンタルピー流入速度は、 基準温度を298Kとすると
Hin=ZFH=ΣFC (673-298)
=
= ( 8 × 45.3 + 18.4×31.0 +73.6×29.8) ×10-3 × (375)
=1172kJh 流入熱量
反応によるエンタルピー変化は-98.2kJmol×6.4molh=630kJh-1
と求められる. 反応熱 (発熱)
反応器出口での温度を Tout として, エンタルピー流出速度は以下の式で表される.
Hout=2FH = 2FC (Tout-298)