Роль других факторов

Среди других факторов, которые в принципе могут влиять на кинетику и выход продуктов неполного окисления метана, необходимо отметить скорость подачи реагентов в реактор, условия их перемешивания, условия теплоотдачи и конструктивные особенности реактора.

О сильной зависимости выхода продуктов от соотношения диаметров реактора, через который проходит медленный (1,6 м • с^-1) поток метана, и коаксиального сопла, через которое с высокой скоростью (60−300 м • с^-1) подается кислород, и от скорости подачи кислорода через сопло свидетельствуют данные [27].

Есть указания на необходимость обеспечения максимальной однородности подаваемой в реактор смеси, для чего перед реактором устанавливали камеру предварительного смешивания, заполненную тефлоновой стружкой [28]. Однако попытка [40] воспроизвести полученный в [28] высокий выход метанола, используя такое же устройство для предварительного перемешивания, не дала заметного результата. Состав газов, условия перемешивания, а также размеры реактора и конструкционные материалы в работах [28] и [40] были примерно одинаковыми и не могли стать причиной большого различия в селективности образования метанола (~80 и -40% соответственно). В [40] пришли к выводу, что такой причиной могли быть небольшие, но, возможно, существенные различия в конструкции реакторов, а сильное их влияние связано с холоднопламенным режимом протекания реакции.

Исследовано влияние конструкции реактора (способа подачи кислорода в поток метана) на протекание процесса [60]. Улучшение условий перемешивания реагентов за счет подачи кислорода через спиральное сопло или в сужение реактора не привело к существенному увеличению выхода метанола. Наилучшие результаты дало распределение подачи кислорода вдоль всего реактора [30, 60]. В связи с этим было высказано предположение [60], что высокие выходы, достигавшиеся в некоторых экспериментах в работе [27], объясняются большой протяженностью струи еще не перемешанного с метаном кислорода, поступающего в реактор через узкое коаксиальное сопло, что эквивалентно его распределенной подаче. Наилучшие показатели достигались при средних скоростях подачи кислорода. Возможно, при более высоких скоростях увеличивалась степень турбулизации и, следовательно, сокращалась зона перемешивания, что и вызывало снижение выхода метанола.

Имеются теоретические расчеты, предсказывающие возможность получения на порядок более высоких выходов метанола при использовании принципиально другой схемы проведения процесса [94, 95]. Согласно этим расчетам, проведение реакции при 730 °C с быстрой закалкой продуктов может обеспечить Sch₃oh = 57% при концентрации кислорода 25%, что соответствует выходу метанола около 13% [94].