碳管炉中甲烷热解参数对沉碳过程的影响

在1310—2020℃范围内,研究了温度、接触时间、沉碳面积与反应空间体积之比对碳管炉中甲烷热解沉碳过程的影响,并从沉碳速度随温度的变化关系出发,讨论和提出了从沉碳速度直接计算反应控制步骤活化能的方法。如果实验设计满足恒温流动体系稳态沉碳条件时,沉碳速度与甲烷气相分解速度成正比,比例系数足一个与设备几何条件有关的常数。由此推论,1nv_s与1/T(v_s为沉碳速度,T为热解沉碳绝对温度)在甲烷低分解率条件下,应近似呈线性关系。从直线的斜率和截距,可以分别计算出甲烷气相热解控制步骤的活化能E=112kcal/mol,频率因子A=10~(14·4)s~(-1)。这与甲烷气相分解初始步骤CH_4→CH_3 H或CH_4→CH_2 H_2的相应数据很接近,由此证实上述推算方法是成功的。