Исследован процесс углекислотной конверсии метана на мембранном катализаторе в мембранном реакторе, работающем в режиме контактора. Проведено кинетическое моделирование процесса, протекающего в контакторе и в реакторе со стационарным слоем катализатора. Показано, что такое моделирование возможно на базе общей системы дифференциальных уравнений, при этом параметры модели позволяют оценить ускорение реакции за счет мембранного эффекта. На основании значений энергии активации процесса в аппаратах обоих типов (экспериментальная оценка) сделан вывод о том, что в контакторе заметную роль играет внутридиффузионное торможение, тогда как в традиционном гетерогенно-каталитическом аппарате процесс протекает во внешнекинетической области при практической недоступности внутренней поверхности пор.
A reactor (contactor) with a membrane catalyst is considered as one of the types of heterogeneous catalytic apparatuses. A kinetic model is developed to describe the carbon dioxide reforming of methane in the presence of molybdenum carbide both in the contactor and in a reactor with a fixed bed catalyst. It is shown that such modeling is possible on the basis of a common system of differential equations, and parameters of the model allow one to estimate the acceleration of the reaction due to the membrane effect. On the basis of the activation energies of the reaction experimentally estimated for both reactors, it is concluded that in the contactor, the pore-diffusion resistance plays an important role. In contrast, in a traditional heterogeneous catalytic reactor, the process is controlled by the mass transfer to the external surface of the catalyst while the inner surface of pores stays virtually inaccessible.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.