Podane równanie reakcji: 2CH4 → 3H2 + C2H2 ma ΔH = 377 kJ, czyli entalpia reakcji jest dodatnia. Taki znak ΔH oznacza, że przemiana jest endotermiczna i bez doprowadzenia energii (ciepła) nie będzie zachodziła w wymaganym tempie, zwłaszcza przy bardzo wysokiej temperaturze procesu (ok. 1500°C).
Dlatego poprawne jest wskazanie: "ze spalania części metanu wprowadzonego do reaktora". Jest to typowa idea autotermizacji/ogrzewania wewnętrznego: część surowca ulega utlenieniu (spaleniu), a uwolniona energia pokrywa zapotrzebowanie cieplne strefy, w której zachodzi właściwe przekształcenie metanu do acetylenu i wodoru. W procesach wysokotemperaturowych liczy się szybki dopływ dużego strumienia ciepła, co jest trudne do osiągnięcia wyłącznie przez klasyczne ogrzewanie ścian aparatu.
Dlaczego pozostałe propozycje nie są najlepsze w tym kontekście?
- "ogrzewając reaktor przegrzaną parą wodną" – para wodna jako nośnik ciepła jest powszechna w przemyśle, ale uzyskanie i przekazanie ciepła na poziomie 1500°C w tej formie jest w praktyce bardzo ograniczone i nieadekwatne do tak ekstremalnej temperatury.
- "z gazów odlotowych wytwornicy acetylenowej" – odzysk ciepła z gazów odlotowych może poprawiać sprawność energetyczną instalacji, ale sam w sobie nie stanowi podstawowego, pewnego źródła ciepła do utrzymania 1500°C w strefie reakcji endotermicznej; jest raczej rozwiązaniem pomocniczym (np. podgrzewy wstępne).
- "ogrzewając reaktor gorącym powietrzem" – gorące powietrze jest słabszym nośnikiem energii niż spalanie w miejscu, a dodatkowo jego użycie w pobliżu strefy wysokotemperaturowej może prowadzić do niepożądanych reakcji utleniania; w praktyce źródłem energii jest wtedy i tak spalanie paliwa, a nie samo "gorące powietrze".
Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści pojawia się dodatnie ΔH, najpierw rozstrzygnij "czy trzeba doprowadzić ciepło", a dopiero potem wybieraj rozwiązanie technologiczne, które realnie pozwala osiągnąć wskazaną temperaturę procesu.
