Для правильного выбора условий метанирования требуется вы­яснить влияние процессов массо- и теплообмена на скорость сум­марной реакции и на ее селективность.

Следует ожидать, что при метанировании в условиях высоких температур, когда важно учитывать перенос вещества в больших зернах пористого катали­затора, может возникать так называемый эффект обеднения пор*, и производи­тельность реактора будет уменьшаться вследствие затруднения диффузии в порах. Согласно измерениям в кинетической области, когда химическая реакция является самой медленной стадиен суммарного процесса, энергия активации  составляет до 104,8 кДж/моль. Более низкая энергия активации в случае применения общепринятых катализаторов, как правило, объясняется затруднениями при массопереносе реагентов.

При сильно экзотермических реакциях в стационарном слое катализатора теплопередача сопровождается процессами вспышки и гашения, причем в не­стабильной по теплу области диаграммы в координатах «тепловыделение (теплопоглощеиие) — температура» наблюдается известный гистерезис. Помимо этого в слое катализатора создаются аксиальный и радиальный температурные про­фили как следствие взаимодействия локального тепловыделения и теплопоглощения. Поэтому определение кинетических характеристик при столь неоднород­ных условиях приводит к ошибочным результатам, а использование полученных данных при масштабировании процесса  несет в себе элементы риска.

Отметим также, что многие катализаторы метанирования могут отравляться ядами, особенно органическими соединениями серы и серооксидом углерода; имеется также опасность коррозии никелевого катализатора при образовании карбонилов, поэтому в ста­ционарном слое катализатора образуются локальные зоны, в которых основная реакция ограничена. Эти зоны во время эксплуа­тации медленно передвигаются по слою. В этом случае перемеши­вание потоков не оказывает заметного отрицательного влияния на метанирование.

Необходимо разработать технические процессы метанирования, в которых вместо классического реактора со стационарным слоем катализатора применяли бы аппараты другого типа, например: пу­чок труб с нанесенным на внутренние стенки каталитически актив­ным слоем; реактор с движущимся пылевидным катализатором; жидкофазный реактор с суспендированным катализатором. Общая цель всех систем с движущимся слоем катализатора — улучшение теплоотвода по сравнению со стационарным слоем.

-----------------

* Имеется в виду отложение кокса или продуктов конденсации в устьях пор, затрудняющее диффузию и приводящее к закупорке транспортных пор (Прим. ред.).