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Abstract

The hydrogenolysis of propane on ruthenium-on-alumina was studied at 112° to 150° and 1.1 to 7.1 atm. abs. in a Carberry reactor. The simple power rate equation, that is usually employed for hydrogenolysis, was found to lack the proper mathematical form for representing the present data. Although the equation was adequate for fitting results at a given pressure, it failed to fit data taken at several pressures. The rate decreased with operating pressure to the −2.3 power, but the power equation predicted pressure exponents of −1. to −1.5. Therefore, a number of more complicated rate equations was tried. An acceptable equation involved a 2-site mechanism for reaction of a dissociatively chemisorbed C3 species with appreciable coverages of the metal surface by dissociatively chemisorbed hydrogen and physically adsorbed propane.

Ethane produced in the initial reaction of propane splits about 1% as fast as propane, and as pressure is increased, splitting of ethane decreases more rapidly than the hydrogenolysis of propane. Selectivity equations indicate that the rate of dissociative chemisorption of ethane is about 2% of that of propane, and that this factor largely determines the rates of hydrogenolysis of ethane and propane.

On a étudié, dans un réacteur Carberry, l'hydrogénolyse du propane sur du ruthénium supporté par de l'alumine à des températures variant entre 112°C et 150°C et sous des pressions absolues de 1.1 à 7.1 atmosphères. On a constaté que la simple équation de taux de puissance, qu'on emploie habituellement pour l'hydrogénolyse, manque de la forme mathématique appropriée pour représenter les résultats actuels. Bien que ladite équation convenait pour représenter les résultats à une pression donnée, elle ne pouvait le faire d'une manière adéquate lorsque plusieurs pressions étaient en jeu. Le taux a diminué à la puissance −2.3 avec la pression employée, mais l'équation de puissance prévoyait des exposants de pression variant entre −1 et −1.5; aussi, a-t-on fait l'essai d'un certain nombre d'équations de taux plus compliquées. Une équation acceptable impliquait un système à deux sites pour la réaction d'un composé C3, absorbé chimiquement: une quantité appréciable de la surface métallique était recouverte par l'hydrogène absorbé chimiquement et le propane adsorbé physiquement.

L'éthane produit dans la réaction initiale du propane se dissocie à un taux d'environ 1% aussi vite que ne le fait le propane et, à mesure que la pression augmente, la fission de l'éthane diminue plus rapidement que l'hydrogénolyse du propane. Des équations de sélectivité indiquent que le taux de chimisorption dissociative de l'éthane est d'environ 2% de celui du propane et que ce facteur détermine en grande partie les taux d'hydrogénolyse de l'éthane et du propane.