Особенности технологии. 
Органическая химия: окислительные превращения метана

В большинстве патентов и исследовательских работ применяли малопористые носители, чаще всего керамические сотовые блоки. Последние сделаны непосредственно из носителя (а-А1₂0₃, Zr0₂) или из керамики (кордиерит), на которую нанесен носитель (т.е. тройная система металл-носитель-керамика). Преимуществом керамических сотовых реакторов является возможность применения высоких объемных скоростей с сохранением горячего участка внутри слоя [4]. Применяют также флюидный (псевдоожиженный) слой катализатора.

Флюидный реактор.

Преимуществом флюидных реакторов является хороший теплоперенос, обеспечивающий однородные продольный и радиальный температурный профили, а также малый перепад давления. Закалка минимизирует образование сажи и побочных продуктов, особенно при давлении выше атмосферного. В реакторах с флюидным слоем применяли металлы VIII группы, нанесенные на различные носители. Типичные условия: температура 750−800°С, конверсия 92% и селективность 90%. При высоком давлении показатели существенно не ухудшались: при давлении 2,5 МПа конверсия выше 90% и селективность более 88%. В случае Ni-катализатора продукт на выходе из флюидного слоя должен быть быстро охлажден, чтобы избежать нежелательного метанирования СО [4].

При высоком давлении требуется быстрый ввод смеси СН₄ + 0₂ в зону реакции, чтобы избежать газофазных реакций. Для этого можно вводить пар в исходную смесь. Можно также вводить кислород непосредственно в слой катализатора или в разные слои (так же как и в реакторы с неподвижным слоем). Избыток пара ограничивает образование углерода, если катализатор (например, Ni) склонен к карбидообразованию, но ведет к нежелательной конверсии СО (2.4), снижающей селективность по СО.

В работах Шмидта, уже дискутировавшихся выше, во флюидном варианте применялись частички а-А1₂0₃ размером 100 мк с нанесенными Pt, Rh, Ag и Ni [85]. Времена контакта здесь выше, чем в экспериментах с монолитами, -0,1 -0,5 с. Большие т во флюидном слое приводят к несколько ббльшему вкладу паровой конверсии (2.1). Однако и в этом случае конверсия и селективность высоки: конверсия выше 95%, а селективность выше 90%. На Pt селективность по СО ниже из-за бб паровой конверсии (2.1). Флюидный слой автотермичен и продукты образуются в термодинамическом равновесии. Несмотря на ббльшие т, чем в опытах авторов на монолитах, и в этом случае почти не наблюдалось изменения конверсии и селективности при изменении т. С ростом отношения СН4/О2 во флюидном слое конверсия падает быстрее, чем в неподвижном слое. Протекание реакции в газовой фазе, по мнению Шмидта, возможно в случае процесса на чистом а-А1₂0₃ без металла или при окислении этана и высших алканов.

Бэрнс и соавт. [108] также наблюдали образование высоких концентраций СО и Н₂ во флюидном слое на Ni/Al₂0₃ почти на входе реактора, однако объясняют это одновременным протеканием реакций.

(2.14), (2.3) и (2.4) из-за ограничений массообмена при образовании пузырьков во флюидном слое. Во всех слоях по ходу газа катализатор преимущественно восстановлен, что способствует последовательной реакции.