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Abstract

L'influence du molybdène sur l'oxydation partielle du méthane par l'oxygène pur a été étudiée pour trouver les conditions menant à sa conversion complète en gaz de synthèse, sans excès d'oxygène ni formation de gaz carbonique, de vapeur d'eau ou de dépǒts de carbone. La carburation du molybdène par le méthane et sa décarburation par l'oxygène expliqueraient que seuls deux produits, le monoxyde de carbone et l'hydrogène, sont trouvés dans les gaz de sortie. La composition de ces gaz à l'équilibre a été calculée à partir de données thermodynamiques pour les étapes retenues et ce, pour toutes les conditions prévues d'opération. Soixante essais ont ensuite été faits pour vérifier ces compositions, en variant la température de 1200 a 1900°K, le poids de molybdène de 0 à 5 grammes, le rapport méthane-oxygène de 1.6 à 2.2 et la vitesse spatiale horaire de 50 à 250. Au-delà de 1600°K, les mélanges stoéchiométriques de méthane et d'oxygène en présence de molybdène ne donnent, en général, que du monoxyde de carbone et de l'hydrogène dans le rapport 1 à 2. L'analyse, par diffraction des rayons-X, de la phase solide renfermant le molybdène, démontre la présence de carbure de molybdène, ce qui confirme le rǒle intermédiaire assigné au molybdène dans l'oxydation partielle du méthane par l'oxygène pur.

An investigation was carried out to establish the influence of molybdenum powder on the partial oxidation of methane with pure oxygen and to find the reaction conditions that lead to its complete conversion to synthesis gas without excess oxygen nor formation of carbon dioxide, water vapor and carbon deposits. Carbidization of molybdenum by methane and its decarbidization by oxygen lead one to suggest steps that explain the observed products. Thermodynamic feasibility of the steps suggested was established from equilibrium constants. Gas compositions at equilibrium were calculated for various reaction conditions. Sixty experiments were carried out to verify the calculated compositions. The temperature was varied from 1200 to 1900°K; the weight of molybdenum, from 0 to 5 grams; the methane to oxygen ratio, from 1.6 to 2.2 and the hourly space velocity, from 50 to 250. Above 1600°K, 2 to 1 ratio stoichiometric mixtures of methane and oxygen in the presence of molybdenum, generally yield pure synthesis gas (no carbon deposits, water vapor or carbon dioxide). X-ray diffraction analysis of the solids in the reactor confirmed the presence of large amounts of molybdenum carbide (but no oxide). This is strong evidence in support of the role assigned to molybdenum in eliminating carbon deposits.