反応工学　複合反応の平衡計算

（「化学工学プログラミング演習」より）

【例題】メタンの改質反応は以下の２段階である。(K は平衡定数)

CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ K₁= 1.385 atm² (1)
CO + H₂O → CO₂ + H₂ K₂= 1.805 (2)

温度　 873 K, 圧力 1 atmにおいて、原料ガスがメタン 1molに対して水蒸気5 molであるとき、平衡組成を計算する。

【解】反応(1)でのCH₄の転化量をx [mol], 反応(2)でのCOの転化量をy [mol]とすると、反応前後の物質収支は以下のよう。(P：:全圧)

したがってP_i を各成分の分圧として平衡定数が以下となる。

P =1 atm とすると、次式：

となり、未知数　x ,y の非線形連立方程式を解く問題となる。