Кинетика каталитической реакции димеризации метана с марганец и молибден содержащим катализатором

Ключевые слова: метан, этан, этилен, окислительная димеризация, катализатор, кинетические уравнения, энергия активации, модель, константа скорости.
Keywords: methane, ethane, ethylene, oxidative dimerization, catalyst, kinetic control, activation energy, model, velocity constant.
Введение
В настоящее время получение С₂-углеводородов, и, прежде всего, этилена, с использованием реакции каталитической димеризации метана остаётся весьма актуальной. Для осуществления этого каталитического процесса в качестве катализаторов обычно применяются оксиды различных элементов и сложные композиции на их основе [1,2]. При этом катализаторы на основе соединений щелочных и щелочно-земельных металлов, содержащих в составе оксид марганца проявляют высокую каталитическую активность [3-4].
Исследование механизма гомогенно-гетерогенной каталитической реакции димеризации метана показывает, что атомарный кислород, находящийся в дефектах кристаллической решетки катализатора, преобразует молекулы СН₄ в метил радикалы  , которые рекомбинируются с образованием C₂H₆.
Образующийся C₂H₆ также каталитически способен превращаться в этилен [6-8]. Технология получения этилена из метана по этой технологии требует от исследователей создания и изучение свойств новых высокоэффективных и дешевых катализаторов [9-10]. 
Целью данного исследования является изучение каталитических свойств катализатора состава (Na₂MoO₄)_x∙(Mn₂O₃)_y∙(ZrO₂)_z, полученного методами «золь-гель» технологии.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исследование каталитического процесс димеризации метана проводили с использованием установки, схема которой представлена на рисунке 1. Установка включала реактор проточного типа из кварцевой трубки длиной 650 мм и диаметром 11 мм, частично заполненной гранулированным (Na₂MoO₄)_x∙(Mn₂O₃)_y∙(ZrO₂)_z катализатором с размером гранул 0,25-0,5 мм.
Газовая смесь, состоящая из метана, кислорода и аргона, подавалась на вход реактора, и контактировала с катализатором, разогретым до 750-850 ⁰С.
Варьировалось объемное соотношение ингредиентов газовой смеси CH₄ : O₂ : Ar.