АНАЛИТИЧЕСКОЕ КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ОКИСЛЕНИЯ МЕТАНА

Иванова А.Н., Карнаух А.А.

Институт Проблем Химической Физики  РАН

Для исследования кинетики окисления метана использована разработанная ранее компьютерная процедура анализа структуры графа (схемы) много - компонентной реакции [1,2]. Она дает критическое условие типа А>В, аналогичное выражению Семенова j>0 для одного компонента, как критерий, сравнивающий величины вкладов от фрагментов схемы, способствующих автоускорению (в частности, разветвлению), и от тех, которые противодействуют ему. Каждый вклад содержит характерную для него композицию констант и концентраций реагентов, или радикалов, и, тем самым, определяет своеобразный тип зависимости величины вклада от параметров, и саму область параметров, где он влияет на критерий.

Использованная схема соответствует современным взглядам на механизм начальной стадии окисления метана при низкихтемпературах [3], но имеет много меньше актов, чем необходимо для кинетического моделирования особенностей этого процесса [4,5]. Полученный на ее основе критерий позволяет выявлять и интерпретировать в кинетике этого процесса как стадии автокатализа, так и динамические режимы типа медленного окисления, или, на фоне последнего, режимы холодного или горячего пламени, и т.д. Причем, если для описания одних достаточно учесть вклады только от линейных элементарных актов, то другие не могут быть объяснены без учета нелинейных вкладов, явно содержащих концентрации радикалов. Так, линейная формула для богатых смесей предсказывает немонотонность скорости реакции как функции параметров, в частности, существование ОТК в области относительно высоких температур (850-900К). Анализ формулы критерия с учетом нелинейных членов позволяет не только связать с существованием ветви ОТК явление холодных пламен, но и показать, что оно объясняется тем сдвигом этой ветви в сторону более низких температур, высоких давлений, и менее богатых смесей, который происходит под влиянием нелинейных реакций.

Литература

1. Иванова А.Н., Тарнопольский Б.Л. Кинетика и Катализ, 20 (1979) 1541.

2. Иванова А.Н., Тарнопольский Б.Л., Карнаух А.А. Кинетика и Катализ,

    38 (1997) 485.

3. Веденеев.В.И., Карнаух А.А., Тейтельбойм М.А., Манташян А.А.

    Кинетика и Катализ, 31 (1990) 7.

4. Веденеев.В.И., Гольденберг М.Я., Горбань Н.И., Карнаух А.А.,

    Тейтельбойм М.А., Кинетика и Катализ, 29 (1988) 1297.

5. Соколов О.В., Парфенов Ю.В., Арутюнов В., Басевич В.Я.,Веденеев.В.И

    Известия Академии Наук, Серия химическая (1995) №10, 2445.