3. Кинетика

В табл. 1.2 приведены ссылки на кинетику паровой конверсии метанола. Использованы следующие обозначения: М – метанол, W – вода, Н – водород, С – оксид углерода (IV);

;

;

,

где , – общая концентрация двух видов активных центров катализатора, обозначенных как S₁ и S₂, соответственно.

Таблица 1.2

Кинетика паровой конверсии метанола

Cсылка	Катализатор	Выражение скорости реакции паровой конверсии метанола	Энергия активации,
[36]	Cu/ZnO/Al2O3 (G-66 MR, Süd – Chemie)		77
[37]	CuO/CeO2		106
[20]	Cu/ZnO/Al2O3 (Synetix 33-5)		111
[38]	Cu/ZnO/Al2O3 (G-66 MR, Süd – Chemie)		76
[39]	Cu/ZnO/Al2O3 (BASF K3-110)		74
[40]	Cu/ZnO/Al2O3		83
[41]	Cu/ZnO/Al2O3 (BASF K3-110)		102,8
[42]	Cu/ZnO/Al2O3 (BASF S3-85)		105
[43]	Cu/ZnO/Al2O3 (BASF S3-85)		110

Таблица 1.2 (продолжение)

Cсылка	Катализатор	Выражение скорости реакции паровой конверсии метанола	Энергия активации,
[44]	Cu/MnO/Al2O3	Ниже 190 °С: Выше 200 °С:	79,7 77,3 77,7 116,6
[45]	Cu/ZnO (Girdler G66B)		96
[32]	Cu/ZnO/Al2O3 (BASF)		102,6
[46]	Cu/ZnO/Cr2O3/Al2O3		116,1

4. Реакторы проведения реакции паровой конверсии метанола

На сегодняшний день каталитическая конверсия метанола в трубчатых реакторах является наиболее экономичным способом получения водорода. [47]

Трубчатый аппарат относится к реакторам с непрерывным отводом (подводом) тепла.Отвод (подвод) тепла осуществляется путем теплообмена реагирующей смеси с теплоносителем через стенку реактора. Катализатор загружается в трубки небольшого диаметра (2-8 см), в межтрубном пространстве циркулирует теплоноситель – водяной пар под давлением или расплав солей. Сложность конструкции повышает стоимость таких аппаратов. Однако большим преимуществом трубчатых реакторов являются хорошие условия отвода тепла от катализатора, так как отношение поверхности теплоотдачи к объёму катализатора значительно выше по сравнению с многослойными аппаратами. Схематический вид трубчатого реактора представлен на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Схематический вид трубчатого реактора

Конструктивное оформление аппаратов весьма разнообразно, что обусловлено различной мощностью, различными параметрами (температурой и давлением) проведения конверсии.

Реакционные трубы являются важнейшими элементами аппарата. Каждая труба представляет собой заполненный катализатором реактор вытеснения с поперечным подводом тепла через стенку.

В настоящее время также рассматриваются способы получения водорода паровой конверсии метанола в мембранных и микроканальных реакторах. В различных литературных источниках (например, [48]-[49]) приводится множество исследований проведения реакции паровой конверсии метанола в данного типа реакторах, также проводятся работы по созданию интегрированных микроканальных устройств коммерческого назначения для производства водорода в компактных топливных процессорах. Однако на данный момент эти реакторы не являются массово распространенными.

К преимуществам микроканальных реакторов относят следующие:

1. большая величина отношения поверхности к объему;

2. короткие времена контакта;

3. можно пренебречь массообменом внутри слоя;

4. высокая эффективность теплообмена;

5. малый перепад давлений;

6. безопасность эксплуатации.