resumen síntesis del metano

 La síntesis de metano a partir de monóxido de carbono e hidrógeno, se desea lograr para operar un reactor o reactores de tal manera que se evite la deposición de carbono en la superficie del catalizador y para producir un gas alta calidad.
Desde que las composiciones de gas entran al reactor puede variar considerablemente, debido a la utilización de diluyentes y gas reciclado en unaoperación técnica, es deseable estimar los efectos de la composición inicial del gas en la operación subsiguiente.
Es bastante simple calcular la composición de equilibrio para cualquier
composición de partida dada, presión y temperatura aunque conlleva más tiempo. Dado que los cálculos se realizan por ordenador, muchas variables pueden ser examinadas de cerca. Sin embargo, debido al gran volumende los resultados calculados, es importante que sean presentados de una manera concisa informativa. Mediante el uso de un tipo de diagrama triangular en particular, uno puede representar todas las posibles composiciones de partida de CO, C0 2, H2, H20, y CH4 en un sistema de coordenadas único que es fácil de usar.
Se tienen en cuenta las siguientes reacciones que son suficientes para describir elsistema:
1. CO + 3H2 CH4 + H20
2. CO + H2 0 H2 + C02
3. 2C0 C02 + C
También será conveniente hacer referencia a otra reacción:
4. CH 4 C + 2H2
Las reacciones 1 y 3 son altamente exotérmicas y por lo tanto presentan constantes de equilibrio que disminuyen rápidamente con el incremento en la temperatura. La reacción 2 esmoderadamente exotérmica, y por consiguiente, su constante de equilibrio muestra una disminución moderada con la temperatura. La reacción 4 es moderadamente endotérmica y sus constantes de equilibrio aumentan con la temperatura.
Este comportamiento encontrado para la reacción 3 muestra que la constante de equilibrio observada fue menor que la constante de equilibrio teórica para la deposición de grafitosobre la base de las mediciones realizadas en 600 °-1200 ° K. La salida fue mayor a 600°K, y las constantes de equilibrio observadas y teóricas se acercaron unas a otras cuando la temperatura aumentó, llegando a ser igual al
alrededor de 1100°-1200 °K.
La diferencia de energía libre entre el grafito y la forma real de carbono depositado también se determinómediante la descomposición pura de metano y mediante el depósito de carbono de una mezcla de CO y H2.
Estos experimentos se realizaron sobre un catalizador de níquel, y se especula que la energía libre anómala del carbono depositado puede ser atribuida a la formación de un carburo o a una solución sólida.
Cualquiera que sea la forma exacta de la deposición de carbono, debe ser reconocido ytomado en cuenta en los futuros cálculos.
Calculo de la deposición de Carbono
Si consideramos un sistema constituido de seis especies -C, H2, H2O, CO2, CH4, y C- junto tres reacciones independientes -1, 2, y 3- el sistema puede ser definido especificando tres especies. Por cuestión de conveniencia seleccionamos las tres especies como H2, CO y CO2. Por otra parte mediante la normalización de lacomposición de tal manera que el número de moles de las especies sumen una unidad, solo tenemos que especificar dos especies, H2 y CO son los elegidos y por tanto CO2 está implícito. Para el cálculo de la deposición de carbono, para cualquier temperatura inicial dada, el procedimiento consiste en resolver las ecuaciones 1 y 2 para el equilibrio, ignorando la deposición de carbono.
Después deobtener el equilibrio de la composición, se comprueba si la proporción (CO) 2 /CO2, de acuerdo a la ecuación 3, daría lugar a la deposición de carbono. Si se indica la deposición de carbono, se repetirá todo el cálculo usando las ecuaciones 1, 2 y 3 para calcular la cantidad de carbono depositado. Utilizando el procedimiento anterior se define una línea que divide la región cardinal en dos partes:...