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プレート型触媒を装備した壁面型反応器は、伝導伝熱によって反応熱の授受を行なうために、大きな反応熱を伴う反応について熱効率の大幅な改善を可能とすることが期待できる。
本研究は、プレート型触媒上でのメタノール分解反応の反応速度式を決定し、得られた速度式を用いてプレート式壁面型反応器の反応・伝熱特性を予測することを目的としている。
まず、微分条件下で初期反応速度を求めたところ、初期反応速度はメタノール分圧に対してほぼ0次で近似することができた。このことは、プレート型触媒上にメタノールが比較的強く吸着していることを示している。また、本プレート型触媒上でのメタノール分解反応は、メタノールが触媒表面に解離吸着して生成したメトキシ基の分解を律速段階とするL-H機構で進行することを推論した。つぎに、反応速度に及ぼす生成物の影響を検討したところ、水素は反応速度に影響を及ぼさず、一酸化炭素は反応速度を抑制することを見い出した。さらに、これらの結果を考慮して導出された積分型反応速度式が、高い転化率の領域における実験データと良好に相関することが明らかとなった。さらに、この反応速度式を用いてプレート式壁面型反応器の特性を数値シミュレーションによって予測したところ、反応熱の供給が効率的であり、反応器全体の温度がほぼ設定温度に維持されていることが明らかとなった。
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