Die Kinetik der Reaktionen des Dampf-Kohlenstoff-Systems

Die Kinetik der verschiedenen Einzelreaktionen, die im Dampf-Kohlenstoff-System auftreten können, wurde untersucht. Die Drücke der getrennten Gase wurden im Bereich von 10-760 mm variiert. Im Wesentlichen ähnliche Ergebnisse wurden mit Kokosnussschalenkohle bei 700°C und Kohlenkohle bei 800 ° C erhalten. Die Dampf-Kohlenstoff-Reaktion, deren Primärprodukt Kohlenmonoxid ist, ist in Bezug auf Wasserdampf fraktioniert und durch Wasserstoff stark verzögert. Die Kohlendioxid-Kohlenstoff-Reaktion ist in Bezug auf Kohlendioxid fraktioniert und durch Kohlenmonoxid stark verzögert. Die Geschwindigkeiten dieser beiden Reaktionen können durch einen Ausdruck der Formrate = k1p1 / 1 + k2p2 + k3p1 genau dargestellt werden, wobei p1 und p2 jeweils die Drücke von Wasserdampf und Wasserstoff für die Wasserdampfreaktion und von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid für die Kohlendioxidreaktion sind. Dieses kinetische Schema bietet eine konsistente Interpretation der scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse früherer Arbeiten unter einer Vielzahl von Bedingungen mit vielen verschiedenen Arten von Kohlenstoff. Weitere experimentelle Arbeiten sind jedoch notwendig, um die Mechanismen dieser Reaktionen ohne Unklarheit aufzuklären. Die Wasser-Gas-Reaktion, CO + H2O = CO2 + H2, findet überwiegend auf der Kohleoberfläche statt, und der Ansatz zum Gleichgewicht wurde von beiden Seiten untersucht. Die Vorwärtsreaktion ist in Bezug auf Kohlenmonoxid nahezu erster Ordnung und in Bezug auf Dampf fraktionierter Ordnung; es wird durch Wasserstoff und in geringerem Maße durch Kohlendioxid verzögert. Die umgekehrte Reaktion ist sowohl in Bezug auf Kohlendioxid als auch auf Wasserstoff fraktioniert, durch Wasserdampf verzögert und durch Kohlenmonoxid nicht beeinträchtigt. Die kinetischen Ausdrücke für die Vorwärts- und Rückwärtskomponenten dieser heterogenen reversiblen Reaktion ergeben zusammen die thermodynamisch korrekte Form der Gleichgewichtskonstante.

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