Экзотермические реакции как источник тепла на второй ступени

В результате смешения ПГС и ПВС протекают экзотермические реакции:

Н₂+0,5О₂=Н2О, ΔН=-241,8 кДж (1),

СО+0,5О₂=СО2, ΔН=-283 кДж (2)

СН₄+0,5О₂=СО + 2Н₂, ΔН=-35,6 кДж (3),

СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О, ΔН=-802,3кДж (4)

В результате достигается высокая температура 1200-1300 ˚С в низу смесителя. В расчетах учитывают только реакцию (1) т.к. 95% всего О₂ связывается с Н₂ с образованием водяного пара. В низ реактора загружают 31,8м³ Ni катализатора, высота слоя = 0,61м. Весь катализатор сверху защищают слоем высокоогнеупорного материала высотой 0,4 – 1 м. На катализаторе протекают эндотермические реакции:

СН₄ + Н₂О = СО + 3Н₂, +206 (5),

СН₄ + СО₂ = 2СО + 2Н₂,+248 (6)

Сопротивление всего слоя катализатора не более 0,1МПа. Показателем работы реактора является степень достижения равновесной концентрации СН₄ в газе. Чем лучше равномерность распределения газового потока по сечению аппарата, выше качество изготовления футеровки, отсутствие байпасов и чем выше активность катализатора, тем меньше надо перегревать газ на выходе из реактора, чтобы достигнуть заданного содержания остаточного СН₄ не более 0,3 %об. Нельзя допускать переход экзотермических реакций из свободного объёма в зону катализатора, что вызывает его перегрев, разрушение и ухудшение аэродинамики всего зернистого слоя.