x)2Р (5)Р Kp2?[n(CO2)?ny][n(H2)?3nx?ny]Р [n(CO)?nx?nX][n(H2O)?nx?ny] (6)Р 根据反应温度由(3)和(4)求出KP1和KP2,再将总压和气体的初始组成代入(5)和Р (6)两式迭代解出nx和ny,即可求出平衡组成。Р 7Р 1.4.3 转化催化剂和反应动力学Р 转化催化剂:甲烷水蒸气转化,在无催化剂时的反应速率很慢,在1000℃以上才有满意的速率,然而在高温下大量甲烷裂解,没有工业生产价值,所以必须采用催化剂。催化剂的组成和结构决定了其催化性能,而对其使用是否得当会影响其性能的发挥。生产中催化剂因其老化、中毒和积碳而失去活性。Р (1) 转化催化剂的组成和外形研究表明,一些贵金属和镍均具有对甲烷蒸汽转化的催化活性,其中镍最便宜,又具有足够高的活性,所以工业上一直采用镍催化剂,并添加一些助催化剂以提高活性或改善诸如机械强度、活性组分分散、抗结碳、抗烧结、抗水合等性能。甲烷与水分子的反应是在固体催化剂活性表面上进行的,所以催化剂应该具有较大的镍表面积。提高镍表面的最有效的方法是采用大比表面积的载体,来支承、分散活性组分,并通过载体与活性组分间的强相互作用而使镍晶粒不易烧结。载体还应具有足够机械强度,使催化剂使用中不易破碎。为了抑制烃类在催化剂表面酸性中心上裂解析碳,往往在载体中添加碱性物质中和表面酸性。一般固体催化剂是多孔物质,催化剂颗粒内部毛细孔的表面称之为内表面,其上分布有活性组分,反应物分子扩散到孔内表面上进行反应,如果孔径大而短,在孔的深处反应物的浓度较高,反应速率大,产物向外扩散阻力也小,若孔细又长,结果相反,这些孔的深处可能没有反应物分子,其内表面就没有被利用。因为催化剂内表面积比外表面积大得多,所以内表面积对反应速率起着非常重要的作用。为了提高内表面利用率,可以减小催化剂颗粒尺寸,改善颗粒外形。
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