La cinetica delle reazioni del sistema vapore-carbonio

Sono state studiate la cinetica delle varie reazioni individuali che possono verificarsi nel sistema vapore-carbonio. Le pressioni dei gas separati sono state variate nell’intervallo 10-760 mm. Essenzialmente risultati simili sono stati ottenuti con carbone di cocco a 700° C e carbone di carbone a 800° C. La reazione vapore-carbonio, il cui prodotto primario è il monossido di carbonio, è di ordine frazionario rispetto al vapore e fortemente ritardata dall’idrogeno. La reazione anidride carbonica-carbonio è di ordine frazionario rispetto all’anidride carbonica e fortemente ritardata dal monossido di carbonio. Le velocità di entrambe queste reazioni possono essere rappresentate strettamente da un’espressione della velocità di forma = k1p1/1 + k2p2 + k3p1 dove p1 e p2 sono rispettivamente le pressioni di vapore e idrogeno per la reazione di vapore e di anidride carbonica e monossido di carbonio per la reazione di anidride carbonica. Questo schema cinetico fornisce un’interpretazione coerente dei risultati apparentemente contrastanti del lavoro precedente in una varietà di condizioni con molti diversi tipi di carbonio. Ulteriori lavori sperimentali, tuttavia, sono necessari per chiarire senza ambiguità i meccanismi di queste reazioni. La reazione acqua-gas, CO + H2O = CO2 + H2, avviene prevalentemente sulla superficie del carbone, e l’approccio all’equilibrio è stato studiato da entrambi i lati. La reazione diretta è di quasi il primo ordine rispetto al monossido di carbonio e di ordine frazionario rispetto al vapore; è ritardato dall’idrogeno e in misura minore dall’anidride carbonica. La reazione inversa è di ordine frazionario rispetto sia all’anidride carbonica che all’idrogeno, ritardata dal vapore e non influenzata dal monossido di carbonio. Le espressioni cinetiche per le componenti avanti e indietro di questa reazione reversibile eterogenea si combinano per dare la forma termodinamicamente corretta della costante di equilibrio.

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