Экспериментальное исследование неполного окисления метана в кольцевом микроканале
В.В. Кузнецов, О.В. Витовский, О.А. Гасенко
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
Страницы: 437–443
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование химических превращений при неполном окислении метана в среде воздуха, при активировании реакции на стенках кольцевого микроканала. Неполное окисление метана проведено на родиевом катализаторе, нанесенном на внутреннюю стенку канала. Для различных температур реактора и различных времен пребывания измерены концентрации продуктов химических превращений в выходной смеси газов. Определен диапазон температур стенок канала и времен пребывания смеси, при которых доля водорода и окиси углерода в выходной смеси существенно возрастает, что указывает на переход от преимущественного горения метана к каскадным химическим превращениям с активированием реакций паровой и углекислотной конверсии метана. Показано, что кинетическая модель химических превращений метана в среде воздуха существенно зависит от температуры стенок канала и времени пребывания смеси. Определена роль внешнего диффузионного торможения на скорость химических превращений при неполном окислении метана в стесненных условиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Obot N.T. Toward a better understanding of friction and heat/mass transfer in microchannels ¾ A literature review // Microscale Thermophys Engin. ¾ 2002. ¾ Vol. 6, Nо. 3. ¾ P. 155- 173.
2. Kolb G., Hessel V. Micro-structured reactor for gas phase reaction // Chem. Engin. J. ¾ 2004. ¾ Vol. 98. ¾ P. 1- 38.
3. Kusakabe R, Morooka S., Maeda H. Development of a Microchannel Catalytic Reactor System // Korean J. Chem. Engin. ¾ 2001. ¾ Vol. 18, No. 3. ¾ P. 271- 276.
4. Hickman D.A., Haupfear E.A., Schmidt L.D. Sinthesis gas formation by the direct oxidation of methane over Rh monoliths // Catalysis Letters. ¾ 1993. ¾ Vol. 17. ¾ P. 223- 237.
5. Hickman D.A., Schmidt L.D. Steps in CH4 oxidation on Pt and Rh surfaces: high-temperature reactor simulation //AIChE J. ¾ 1993. ¾ Vol. 39. ¾ P. 1164- 1177.
6. Adams M.T., Abdel-Khalik S.I., Jeter S.M., Qureshi Z.H. An experimental investigation of single-phase forced convection in microchannels // Inter. J. Heat Mass Transfer. ¾ 1998. ¾ Vol. 41, No. 6-7. ¾ P. 851- 857.
7. van Male P., de Croon M.H.J.M., Tiggelaar R.M., van den Berg A., Schouten J.C. Heat and mass transfer in a square microchannel with asymmetric heating // Inter. J Heat Mass Transfer. ¾ 2004. ¾ Vol. 47, No. 1. ¾ P. 87- 99.
8. Павлова С.Н., Садыков В.А. и др. Селективное окисление метана в синтез- газ при малых временах контакта на блочных катализаторах // Катализ в промышленности. Спецвыпуск. ¾ 2004. ¾ С. 12- 18.
9. Садыков В.А., Павлова С.Н. и др. Селективное окисление углеводородов в синтез- газ при малых временах контакта: дизайн блочных катализаторов и основные параметры процессов // Кинетика и катализ. ¾ 2005. ¾ Т. 46, № 2. ¾ С. 243- 268.
10. Hayes R.E., Kolaczkowski S.T. Mass and heat transfer effects in catalytic monolith reactors // Chem. Engin. Sci. ¾ 1994. ¾ Vol. 49. ¾ P. 3587- 3599.
11. Lee J.H., Trimm D.L. Catalytic combustion of methane // Fuel Process Technology. ¾ 1995. ¾ Vol. 42. ¾ 339 p.
12. Ribeiro F.H., Chow M.J., Dalla Batta R.A. Kinetics of the complete oxidation of methane over supported palladium catalysts // J. Catalysis. ¾ 1994. ¾ Vol. 146. ¾ 537 p.
13. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент / Спр. под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. ¾ Кн. 2. ¾ М.: Энергоиздат, 1988. ¾ 559 c.
14. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. ¾ М.: Наука, 1972 г. ¾ 720 с.
15. Wolf D., Hohenberger M., Baerns M. External Mass and Heat Transfer Limitations of the Partial Oxidation of Methane over a Pt/MgO Catalyst – Consequences for Adiabatic Reactor Operation // Inter. Engin. Chem. Res. ¾ 1997. ¾ Vol. 36, No. 8. ¾ P. 3345- 3352.
|
