Механизмът на реакция между метан и водна пара на никелов катализатор не е точно установен. Редица автори считат, че това е реакция от първи порядък, т. е. нейната скорост е право пропорционална на концентрацията на метана. Изследвания, направени върху реален катализатор, показали, че макрокинетиката на ПК на метана се подчинява на вътрешно дифузионния режим и скоростта на реакция (w, mol/s на 1м3 от катализатора) се описва с уравнението:
w = η.k.pCH4
където η-фактор на ефективността, отчитащ масообмена; k – реална скоростна константа на реакцията (при отсъствие на вътрешно дифузинни пречки); pCH4 – парциално налягане на СН4, МРа.
Факторът на ефективност зависи от отношението между размера на катализаторните гранули и дълбочината на проникване на реакцията в тяхната вътрешност. По данни, дълбочина на проникване във вътрешността на катализатор с диаметър 1,2 мм е само 0,04 мм. За катализатора на фирма Gerdler – G-56В, факторът на ефективност зависи от размера на частиците. При размер 6,4 мм η=0,216, а при гранули с размер 0,51 – 0,84 мм η=0,954. По тези данни дълбочината на проникване във вътрешността на гранулите е 0,2 – 0,3 мм. Тази величина свидетелства за това, че катализаторът работи с малка част от повърхностния слой. Така се оказва, че не повече от 5 – 8% от никела, съдържащ се в катализатора контактува с реагиращите вещества.
Намерена е примерна зависимост на скоростта на реакция от външната повърхност на катализатора, която е свързана с малката дълбочина на проникване на реакцията във вътрешността на гранулите. Ако се включи фактора на ефективност в скоростната константа, уравнението ще приеме вида:
w = k.pCH4
За катализатор ГИАП-3, k се определя от уравнение:
k = 2,1.104.S.e-19400/RT
където S e относителната повърхност на катализатора, см2/гр.
В редица разработки са открити затормозяващи влияния от продуктите на реакцията върху скоростта на ПК на метана. Затова, скоростта на реакция се описва с уравненията:
Сподели с приятели: |
