2. Теоретическая часть

1. Кинетические модели реакции паровой конверсии метанола

В литературев отношениикинетикиреакции парового риформингаметаноланакатализаторе Cu/ZnO/Al₂O₃были представленынесколько исследований. Одниавторы, такие как Agarwal и соавт. [50], Asprey и соавт. [51], Peppley и соавт. [41], в своих работах рассматриваютвсе триреакции(1.4, 1.7, 1.9), а другие –Lee и соавт. [17], Patel и Pant [52], Purnama [1] – утверждают, чтоколичество угарного газанастолько мало, чтоонможет быть получен толькопо реакции паровой конверсии СО без учета реакции декомпозиции метанола.

Модели скорости реакции паровой конверсии метанола, представленные далее, подразделяются на эмпирические модели и модели, основанные на механизме реакции.

Здесь и далее обозначения, принятые для скоростей реакций: – скорость реакции паровой конверсии метанола (1.9), – скорость реакции декомпозиции метанола (1.7), – скорость реакции паровой конверсии CO (1.4).

Эмпирические модели

Хотястепенныемодели и не основываютсянакаком-либомеханизме реакции, они были успешноиспользованы для подбораэкспериментальных данных влитературе[17, 38,39].

Модель 1 (Lee и соавт., 2004)

, (2.1)

где	– скорость реакции, моль·кг-1·с-1;
	– константа скорости реакции;
	– парциальное давление i-го компонента, бар;
	– параметры модели.

Константа скорости реакции в зависимости от температуры рассчитывается по следующему соотношению:

, (2.2)

где	– энергия активации реакции, кДж·моль-1;
	– температура, K.

В табл. 2.1 приведены значения параметров для модели 1 [53]:

Таблица 2.1

Значения параметров для модели 1

Параметр	Значение

Модель 2

(Purnama, 2003)

Модель, разработанная Purnama [1], учитывает две реакции – реакцию (1.9) и реакцию, обратную реакции (1.4):

(1.9)

(2.3)

, (2.4)

, (2.5)

где	– скорость реакции (1.9), моль·г-1·с-1;
	– скорость реакции (2.3), моль·г-1·с-1;
	– константа скорости i-той реакции;
	– парциальное давление i-го компонента, бар;
	– константа равновесия реакции (2.3).

Константа скорости реакции в зависимости от температуры рассчитывается по уравнению (2.2).

Константа равновесия в зависимости от температуры может быть рассчитана по следующим соотношениям:

, (2.6)

, (2.7)

где	– константа равновесия реакции (2.5) при температуре 298 К;
	– энтальпия реакции (2.5) при температуре 298 К, кДж·моль-1;
	– температура, К;
	– энергия Гиббса реакции (2.5), кДж·моль-1.

В табл. 2.2 приведены значения параметров для модели 2 [1]:

Таблица 2.2

Значения параметров для модели 2

Параметр	Значение

Скорости изменения концентраций по веществам выражаются через скорости стадий как:

, (2.8)

, (2.9)

, (2.10)

, (2.11)

. (2.12)