Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 11
1.1. Окислительная конверсия метана 11
1.1.1. Введение . 11
1.1.2. Паровая конверсия метана 16
1.1.2.1. Термодинамика реакции 16
1.1.2.2. Катализаторы паровой конверсии метана 17
1.1.2.3. Кинетика и механизм паровой конверсии метана 20
1.1.3. Углекислотная конверсия метана 24
1.1.3.1. Термодинамика реакции . 24
1.1.3.2. Катализаторы углекислотной конверсии метана 26
1.1.3.2.1. Никелевые, кобальтовые и железные катализаторы 26
1.1.3.2.2. Катализаторы на основе металлов платиновой труппы 33
1.1.3.2.3. Оксидные, карбидные и сульфидные катализаторы 37
1.1.3.3. Кинетика и механизм углекислотной конверсии метана 38
1.1.4. Сравнение процессов углекислотной и паровой конверсии 44
1.2. Отвод энергии от термонапряженных поверхностей 45
1.2.1. Термокаталитический метод охлаждения 45
1.2.2. Каталитические процессы для регенерации тепла 47
1.3. Математические модели теплопереноса 49
1.3 Л. Модель теплопроводности Фурье 50
1.3.2. Модель теплопроводности Максвелла-Катганео 50
1.3.3. Модель теплопроводности с двойным запаздыванием 52
1.3.4. Модели Максвелла-Катганео и "с двойным запаздыванием" в
расширенной неравновесной термодинамике 53
ГЛАВА 2. Приготовление и исследование планарных родиевых и платиновых катализаторов конверсии метана 55
2.1. Приготовление планарных платиновых и родиевых катализаторов 55
2.1.1. Нанесение у-А1203 на поверхность подложки 55
2.1.2. Нанесение металлов методом пропитки 56
2.2. Методика проведения каталитических экспериментов 57
2.2.1. Каталитическая установка КЛ-2А 57
2.2.2. Методика расчета каталитической активности 61
2.3. Каталитические свойства планарных платиновых и родиевых катализаторов 64
2.3.1. Стабильность работы катализаторов 64
2.3.2. Активность платиновых и родиевых катализаторов 67
2.4. Кинетика конверсии метана на планарных платиновых и родиевых катализаторах 69
2.4.1. Обработка экспериментальных данных для нахождения эффективных параметров кинетической функции 69
2.4.2. Модели реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения 76
2.4.3. Определение эффективных параметров кинетической функции 77
2.5. Определение параметров кинетической функции для родиевого катализатора в процессе паровой конверсии метана 80
2.5.1. Расчет активности катализаторов в паровой конверсии метана 83
2.5.2. Обработка экспериментальных данных для нахождения эффективных параметров кинетической функции 85
2.5.3. Активность родиевого катализатора в углекислотной и паровой конверсиях метана 88
2.6. Сравнение эффективности планарных катализаторов и каталитических реакторов на их основе 90
2.7 Оценка экономической эффективности исследованных катализаторов 93
ГЛАВА 3. Математическое моделирование катализаторных блоков с упорядоченным расположением элементов 95
3.1. Пакет плоскопараллельных теплопроводящих пластин 95
3.2. Математическая модель блока 95
3.2.1. Уравнения баланса для газовой и твердой фаз катализаторного блока 95
3.2.2. Система дифференциальных уравнений. :.. 98
3.3. Анализ математической модели и ее частных случаев 99
3.3.1. Система уравнений при отсутствии течения газа и без химических реакций , 99
3.3.2. Уравнение, содержащее третью производную по времени 100
3.4. Моделирование процессов паровой и углекислотной конверсии метана, дегидрогенизации циклогексана и разложения аммиака 103
3.4Л. Численное решение системы с помощью метода разностных схем 103
3.4.2. Расчет параметров математической модели для численного моделирования 105
3.4.3. Численное моделирование процесса теплопереноса 112
3.4.4. Влияние варьируемых параметров на профиль и протекание теплового фронта 114
3.5. Сравнение результатов численного моделирования четырех эндотермических процессов в стационарном режиме работы 121
3.6. Феноменологический закон с "тройным запаздыванием" в расширенной неравновесной термодинамике 128
3.6.1. Уравнение баланса энтропии 129
3.6.2. Линейная теория 130
Выводы 133
Литература
