Підготовка приладу до роботи

Перед початком роботи необхідно видалити з приладу повітря (або газ). Для цього за допомогою напірної склянки 3 і кранів 5 і 9 установлюють поглинальні розчини на рівні міток, нанесених на капілярній трубці кожної поглинальної посудини.

Треба звернути особливу увагу на те, щоб рівень рідини у поглинальних посудинах і особливо у капілярних трубках піднімався повільно і рідина не попадала у гребінку. Якщо поглинальні розчини у посудинах 6, 7 і 8 доведені до мітки, прилад потрібно перевірити на герметичність. Для цього (попередньо поставивши усі крани у положення 1) витискають газ з вимірювальної бюретки (кран 9 при цьому знаходиться у положенні 2), доводячи рівень рідини у бюретці до верхньої мітки. Після цього кран 9 ставлять у положення 3, а порівняльну склянку 3 – на нижню полицю приладу. Якщо рівень рідини у поглинальних посудинах і у бюретці спочатку трохи опуститься внаслідок створюваного розрідження, а потім залишиться постійним, то прилад герметичний.

Відбір проби на аналіз

Для заповнення вимірювальної бюретки газом, попередньо зєднують гумовою трубкою відросток А крана 9 з газометром, що містить досліджуваний газ, ставлять кран 9 у положення 1 і, поступово опускаючи напірну склянку, наповнюють вимірювальну бюретку газом.

Враховуючи те, що в газорозподільчій системі, тобто гребінці, є повітря, яким газ може бути розбавлено, необхідно гребінку промити газом. Для цього перед відбором робочої проби газу на аналіз частину бюретки 1-2 рази наповнюють досліджуваним газом (20-25 см³) і потім випускають цей газ з системи у атмосферу крізь кран 9.

Під час заміру об'єму газу напірну склянку потрібно держати біля бюретки, а рівні рідини у бюретці і напірній склянці повинні бути на одній висоті, цим зрівноважують тиск у бюретці з атмосферним. Після відбору проби газу для аналізу прилад ізолюється від джерела газу установкою крана в положення 4.

Увага! Під час установки крана в положення 4 газ із газометра вільно проходить в атмосферу за направленням АВ. (рисунок 3). Тому після відбору газу лінія подачі газу негайно перекривається зажимами на гумових з'єднувальних трубках і кранами на газометрах.

Проведення аналізу

Аналіз газу починають з визначення вмісту СО₂, пропускаючи газ у посудину 6 з розчином КОН. Для цього кран, який поєднує гребінку з поглинальною посудиною 6, ставлять у положення 2 та, повільно піднімаючи і опускаючи напірну склянку, перепускають газ із бюретки у посудину і навпаки. Після трьох-чотирикратного пропускання газу через поглинальну посудину доводять рівень розчину КОН у поглиначі до верхньої мітки і ставлять кран у положення 1. Напірну склянку піднімають на висоту, при якій рівень рідини у склянці і бюретці буде однаковим, і замірюють рівень розчину у вимірювальній бюретці. Потім вказану процедуру повторюють і знову визначають рівень розчину в бюретці. Якщо рівень не змінився або змінився менше ніж на 0,2 см³, то поглинання вважають закінченим. У випадку, коли спостерігається більша різниця у рівнях, визначення повторюють до виконання зазначеної умови. Записують об'єм поглиненого газу по вихідній (лівій) шкалі або об'єм газу, що залишився згідно з правою шкалою. Аналогічно (з обов'язковим виконанням контрольних прокачувань) виконується поглинання О₂ у посудині 7 і поглинання СО у посудині 8.

Одним із факторів, що впливає на рівновагу реакції (1), є об'ємне співвідношення Н₂О_(пара)  вихідний газ.

При невеликій кількості вихідного газу, що пропускається крізь парозмішувач, можна у першому наближенні вважати, що об'ємне співвідношення Н₂О_(пара): вихідний газ  визначається, в основному, парціальним тиском водяної пари (р_в.п.), залежним від температури в парогазозмішувачі (див. таблицю 4), у якій наведені такі парціальні тиски газу (р_г) і відношення для відповідних температур.

Зв’язок між об'ємним відношенням Н₂О (пара): СО, яке ми зазначимо через n і об'ємним відношенням Н₂О (пара): вихідний газ, рівним (див. таблицю 2.1), установлюється формулою:

де V-вміст СО у вихідному газі, % об.

Перетворюючи формулу 11, отримуємо розрахунковий вираз

Підставляючи у вираз 12 значення n, задане викладачем, і значення V, визначене при аналізі вихідної газової суміші, отримуємо робоче відношення

, за яким за допомогою таблиці 1 знаходимо температуру у парагазозмішувачі.

Визначення теоретичного ступеню конверсії СО

Стан рівноваги (реакція 4) визначається температурою і концентрацією реагуючих речовин і може бути розрахований за допомогою виразу для константи рівноваги

де - парціальні тиски відповідних компонентів газової суміші. Визначаючи через х рівноважну ступінь конверсії СО, отримаємо

К_р= .

Числові значення величини К_р для різних температур знаходяться за рівнянням:

lgК_р=

Значення К_р для деяких температур розраховані за рівнянням 15, а також розраховані на їх підставі за допомогою формули (14), значення величини х при змінах відношення Н₂О_(пара):СО наведені у таблиці 2.

Знаючи задані викладачем температуру процесу і об’ємне (мольне) відношення Н₂О_(пара):СО, за допомогою таблиці 2 легко знайти теоретичний (рівноважний) ступінь конверсії СО.

Визначення практичного ступеню конверсії СО

Практичну ступінь конверсії СО х_пр в частках одиниці розраховують за формулою

Х_пр= ,

де m – кількість СО, що прореагував на 100 см³ вихідного газу, см³.

Величина m визначається за процентним вмістом СО в конвертованому газі (d) і у вихідному газі (V), виходячи з того, що збільшення об'єму конвертованого газу дорівнює об’єму СО, що прореагував.

Звідси

,

,

Отримане значення порівнюють з максимальним (рівноважним) значенням х і визначають відносний ступінь конверсії СО х_відн. за виразом

х_відн.=

Таблиця 2.1  Залежність співвідношення пар:газ від температури в парозмішувачі

Темпе- ратура, оС	Рвп, Па	Рг, Па		Темпе- ратура, оС	Рвп, Па	Рг, Па
85 86 87	57771 60074 62446	43483 41180 38808	1,33 1,46 1,61	93 94 95	78420 81389 84437	22834 19865 16797	3,43 4,10 5,03
88 89 90	64896 67424 70050	36358 33830 31203	1,78 1,99 2,24	96 97 98	87612 90875 94237	13642 10378 7017	6,42 8,76 13,43
91 92	72755 75538	28498 25715	2,55 2,94	99 100	97686 101254	3567 0	27,38 

Таблиця 2.2  Залежність рівноважного ступеню перетворення СО від температури, константи рівноваги та мольного співвідношення Н₂О:СО

Температура, оС Константа рівноваги Кр		400	450	500	550	600
		12,27	7,67	5,11	3,60	2,64
Рівноважний ступінь Перетворення СО(х) при мольному співвідношенні Н2О : СО, що дорівнює:	1:1 2:1	0,778 0,933 0,963 0,974 0,98 0,984 0,987	0,7350 0,9030 0,9440 0,9600 0,9700 0,9750 0,9790	0,693 0,869 0,920 0,943 0,956 0,964 0,970	0,655 0,834 0,895 0,923 0,940 0,950 0,958	0,619 0,799 0,867 0,901 0,921 0,935 0,944