Kinetic features of nickel oxide reduction by methane and hydrogen at nonisothermal conditions - Vardanyan, V. S.; Chatilyan, H. A.; Kharatyan, S. L. («Գիտություն» հրատ.)
In the work the results on the kinetics of NiO reduction by methane and hydrogen at nonisothermal conditions, based on in situ measurements of the reaction rate, as well as on periodic measurements of sample weight loss, and XRD and SEM examinations during reduction are presented. Based on the data obtained within а wide range of the heating rates (1÷1000 K/s) and methane/hydrogen pressure (5÷300 torr), heating rate (Vh) - gaseous reducer’s pressure (Pgas) diagrams of the reduction thermal regimes were constructed. According to these diagrams at low heating rates and high methane pressure the reaction occurs mainly during heating stage (nonisothermal conditions). On the other hand, at high heating rates and low methane pressure, the process fully takes place under isothermal conditions (after the maximum temperature of the sample, Tmax, is established). In the case of hydrogen reduction, regardless of the hydrogen pressure, at low heating rates the reaction proceeds completely in the heating stage, and at high heating rates, on the contrary, the process takes place completely under isothermal conditions (at Tmax). Աշխատանքում ներկայացված են մեթանով և ջրածնով նիկելի օքսիդի վերականգնման կինետիկայի արդյունքները ոչ իզոթերմ պայմաններում, հիմնված փոխազդեցության արագության անմիջական չափումների, ինչպես նաև նմուշների զանգվածի կորստի պարբերական չափումների, ռենտգենաֆազային անալիզի ու լուսածրային էլեկտրոնային մանրազննության հետազոտությունների հիման վրա: Նմուշների տաքացման տարμեր արագությունների ու գազի տարբեր ճնշման արժեքների համար ստացված տվյալների հիման վրա կառուցվել են տաքացման աարագություն (Vh) – գազի ճնշում (Pgas) դիագրամները, համաձայն որոնց տաքացման փոքր արագությունների և մեթանի ճնշման մեծ արժեքների դեպքում վերականգնման ռեակցիան ընթանում է հիմնականում տաքացման փուլում (ոչ իզոթերմ պայմաններ): Մյուս կողմից, տաքացման մեծ արագությունների դեպքում, ընդհակառակը, պրոցեսն ամբողջությամμ ընթանում է իզոթերմ պայմաններում: Ի տարբերություն մեթանի, ջրածնով վերականգնման դեպքում, անկախ գազի ճնշումից, տաքացման փոքր արագությունների դեպքում վերականգնումն ամբողջապես ընթանում է տաքացման փուլում, իսկ արագ տաքացման դեպքում` իզոթերմ պայմաններում (Tսmax ջերմաստիճանում): В работе представлены результаты кинетики восстановления NiO метаном и водородом в неизотермических условиях, основанные на in situ измерении скорости реакции, а также периодическом взвешивании образцов и исследовании последних методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. На основе данных, полученных при различных скоростях нагрева и давлении газа, построены диаграммы режимов восстановления в координатах скорость нагрева (Vh) – давление газа (Pgas), согласно которым при низких скоростях нагрева и высоких давлениях метана реакция востановления протекает преимущественно на стадии нагрева (неизотермические условия). С другой стороны, при высоких скоростях нагрева и низких давлениях метана, наоборот, процесс полностью протекает в изотермических условиях. В случае восстановления водородом, независимо от давления газа, при низких скоростях нагрева реакция полностью протекает на стадии нагрева, а при высоких скоростях нагрева, наоборот – полностью протекает в изотермических условиях (при Tmax).
Keywords: Inorganic chemistry; Physical Chemistry