Термодинамический анализ условий образования углерода в процессе паровой конверсии метана

Проведен термодинамический анализ равновесия процесса паровой конверсии метана в синтез-газ. Для этого проанализирована сеть химических реакций, отвечающих за образование и потребление углерода, а также другие побочные реакции в процессе паровой конверсии метана. Для различных химических реакций выведены материальные балансы и уравнения закона действующих масс. Полученная система уравнений решалась методом дихотомии (бисекции). Исследование охватывало широкий диапазон рабочих условий: температура, давление и входное соотношение пар/метан. Результаты, полученные с помощью разработанных алгоритмов, сопоставлены с данными различных коммерческих и открытых программ и показали отличное согласие. Определены рабочие условия, при которых вероятно образование углерода. Установлено, что при температурах выше 1100 K вероятность образования углерода отсутствует при соотношениях пар/метан, превышающих единицу. Представленный алгоритм термодинамического анализа демонстрирует зависимость состава продуктов и требуемой теплоты от рабочих условий, таких как температура, давление и соотношение пар/метан.