
- •Введение
- •Литературный обзор
- •Использование водорода
- •Способы получения водорода
- •Окислительная конверсия метана
- •Получение водорода из метанола
- •Паровой риформинг метанола
- •Катализаторы и условия проведения реакции
- •Пути и механизмы протекания реакции
- •Кинетика
- •Реакторы проведения реакции паровой конверсии метанола
- •Теоретическая часть
- •Кинетические модели реакции паровой конверсии метанола
- •Эмпирические модели
- •Модель 1 (Lee и соавт., 2004)
- •Модель 2
- •Модели, основанные на механизме реакции Модель 3 (Tesser и соавт., 2009)
- •Модель 4 (Patel и соавт., 2007)
- •Модель 5 (Peppley и соавт., 1997)
- •Формулы для расчета теплоемкости веществ, энтальпии, энтропии, энергии Гиббса, констант равновесия реакций в зависимости от температуры
- •Квазигомогенная модель зерна катализатора
- •Вывод уравнений диффузионной стехиометрии для модели зерна катализатора
- •Список литературы
Модели, основанные на механизме реакции Модель 3 (Tesser и соавт., 2009)
Tesser и соавт. [54] предложили модель, учитывающую воздействие парциального давления воды и водорода на скорость реакции:
, (2.13)
где |
– скорость реакции, моль·кг-1·с-1; |
|
– константа скорости реакции; |
|
|
|
– парциальное давление i-го компонента, бар. |
Константа скорости реакции в зависимости от температуры рассчитывается по уравнению (2.2).
Константа адсорбционного равновесия вещества i в зависимости от температуры рассчитывается по следующему соотношению:
, (2.14)
где |
|
|
|
Механизм не приведен из-за отсутствия данных в статье [53, 54].
В таблице 2.3 приведены значения параметров для модели 3 [54].
Таблица 2.3
Значения параметров модели 3
Параметр |
Значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель 4 (Patel и соавт., 2007)
Patel и соавт. [52] предложили модель, в которой существуют два типа активных центров. На активном центре (1а) адсорбируется водород, а на активном центре (1) – все виды, содержащие кислород или углекислый газ. Лимитирующей является стадия образования муравьиной кислоты из формальдегида (2.19).
(2.15)
(2.16)
(2.17)
(2.18)
лим.
стадия (2.19)
(2.20)
(2.21)
(2.22)
(2.23)
(2.24)
(2.25)
(2.26)
где |
– скорость реакции, моль·кг-1·с-1; |
|
– константа скорости реакции; |
|
– константа адсорбционного равновесия i-го активного центра; |
|
|
|
– парциальное давление i-го компонента, бар. |
Константа скорости реакции в зависимости от температуры рассчитывается по уравнению (2.2).
Константа адсорбционного равновесия i-го активного центра в зависимости от температуры рассчитывается по уравнению (2.14).
В статье [52] приводится выражение для скорости обратной реакции паровой конверсии CO (2.3):
(2.27)
В табл. 2.4 приведены значения параметров для модели 4 [54]:
Таблица 2.4
Значения параметров для модели 4
Параметр |
Значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
– значения, основанные на данных Peppley и соавт. [41] и не включающиеся в нелинейную регрессию. |
Скорости изменения концентраций по веществам рассчитываются аналогично модели 2 по формулам (2.7)-(2.11).