Термодинамическая оценка режимов конверсии смеси кислых газов и метана с получением синтез-газа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведена термодинамическая оценка режимов некаталитической конверсии кислых газов и метана с получением синтез-газа. Исследованы режимы воздушной и паровоздушной конверсии смеси сероводорода с углекислым газом и метаном. Рассмотрены модельные составы газов с различным содержанием сероводорода (10, 20 и 30 об.%) и метана (в зависимости от стехиометрического коэффициента избытка топлива). Показано, что высокая температура способствует конверсии реагентов и образованию синтез-газа. С увеличением количества метана возрастал выход водорода во всем рассматриваемом температурном диапазоне (1273–1873 К), но значительно снижалась степень конверсии сероводорода. Повышение количества сероводорода в исходной смеси снижает выход синтез-газа. Добавление паров воды в количестве до 5 об.% приводит к повышению выхода синтез-газа и отношения [H2]/[CO]. Максимальное значение последнего, равное 2.1, достигнуто при воздушной конверсии смеси с 10 об.% сероводорода с таким же количеством CO2 при стехиометрическом коэффициенте избытка топлива, равном 10, и Т = 1873 К.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Цветков

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. Ю. Зайченко

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Д. Н. Подлесный

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Ю. Ю. Цветкова

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

М. В. Салганская

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

В. М. Кислов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Е. А. Салганский

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: tsvetkov@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Chan Y.H., Lock S.S.M., Wong M.K. et al. // Environ. Pollut. 2022. V. 314. 120219. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120219
  2. Chan Y.H., Loy A.C.M., Cheah K.W. et al. // Chem. Eng. J. 2023. V. 458. 141398. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141398
  3. Raj A., Ibrahim S., Jagannath A. // Prog. Energy Combust. Sci. 2020. V. 80. 100848. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100848
  4. Abdalsamed I.A., Amar I.A., Al-abbasi A.A. et al. // Scientific J. Faculty Sci.-Sirte Univ. 2023. V. 3. № 1. P. 158. https://doi.org/10.37375/sjfssu.v3i1.74
  5. Georgiadis A.G., Charisiou N.D., Goula M.A. // Catalysts. 2020. V. 10. № 5. P. 521. https://doi.org/10.3390/catal10050521
  6. Gupta A.K., Ibrahim S., Al Shoaibi A. // Prog. Energy Combust. Sci. 2016. V. 54. P. 65. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2015.11.001
  7. Загоруйко А.Н., Шинкарев В.В., Ванаг С.В., Бухтиярова Г.А. // Катализ в промышленности. 2008. № S1. С. 52.
  8. Guo S., Zhou F., Shan J. et al. // Fuel. 2024. V. 367. 131242. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131242
  9. Ardeh A.Z., Fathi S., Ashtiani F.Z., Fouladitajar A. // Sep. Purif. Technol. 2024. V. 338. 126173. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.126173
  10. Ali S.M., Alkhatib I.I., AlHajaj A., Vega L.F. // J. Clean. Prod. 2023. V. 428. 139475. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139475
  11. Spatolisano E., De Guido G., Pellegrini L.A. et al. // J. Clean. Prod. 2022. V. 330. 129889. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.129889
  12. Sedov I.V., Arutyunov V.S., Tsvetkov M.V. et al. // Eurasian Chem.-Technol. J. 2022. V. 24. № 2. P. 157. https://doi.org/10.18321/ectj1328
  13. Makaryan I.A., Sedov I.V. // Russ. J. Appl. Chem. 2023. V. 96. № 6. P. 619. https://doi.org/10.1134/S1070427223060010
  14. El-Melih A.M., Ibrahim S., Gupta A.K., Al Shoaibi A. // Appl. Energy. 2016. V. 164. P. 64. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.11.025
  15. Scognamiglio S., Ciccone B., Ruoppolo G., Landi G. // Chem. Eng. Trans. 2024. V. 109. P. 277. https://doi.org/10.3303/CET24109047
  16. Colom-Díaz J.M., Lecinena M., Peláez A. et al. // Fuel. 2020. V. 262. 116484. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116484
  17. Dell’Angelo A., Andoglu E.M., Kaytakoglu S., Manenti F. // Chem. Prod. Process Model. 2023. V. 18. № 1. P. 117. https://doi.org/10.1515/cppm-2021-0044
  18. Савельева В.А., Старик А.М., Титова Н.С., Фаворский О.Н. // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54. № 2. С. 15. https://doi.org/10.15372/FGV20180202
  19. El-Melih A.M., Al Shoaibi A., Gupta A.K. // Appl. Energy. 2016. V. 178. P. 609. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.06.053
  20. Kheirinik M., Rahmanian N. // Advances in Natural Gas: Formation, Processing, and Applications. Volume 7: Natural Gas Products and Uses. Elsevier, 2024. P. 263. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-19227-2.00014-9
  21. Abdulrahman F., Wang Q., Angikath F., Sarathy S.M. // Int. J. Hydrog. Energy. 2024. V. 67. P. 750. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.04.213
  22. El-Melih A.M., Iovine L., Al Shoaibi A., Gupta A. K. // Int. J. Hydrog. Energy. 2017. V. 42. № 8. P. 4764. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.11.096
  23. Stagni A., Arunthanayothin S., Maffei L.P. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 446. 136723. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136723
  24. Spatolisano E., De Guido G., Pellegrini L. A. et al. // Intern. J. Hydrog. Energy. 2022. V. 47. № 35. P. 15612. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.03.090
  25. Palma V., Vaiano V., Barba D. et al. // Ibid. 2015. V. 40. № 1. P. 106. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.11.022
  26. Bongartz D., Ghoniem A.F. // Combust. and Flame. 2015. V. 162. № 3. P. 544. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2014.08.019
  27. Li Y., Yu X., Li H. et al. // Appl. Energy. 2017. V. 190. P. 824. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.150
  28. Ibrahim S., Raj A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2016. V. 55. № 24. P. 6743. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b01176
  29. Burra K.R.G., Bassioni G., Gupta A.K. // Intern. J. Hydrog. Energy. 2018. V. 43. № 51. P. 22852. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.10.164
  30. Cruchade H., Medeiros-Costa I.C., Nesterenko N. et al. // ACS Catalysis. 2022. V. 12. № 23. P. 14533. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c03747
  31. Slimane R.B., Lau F.S., Khinkis M. et al. // Intern. J. Hydrog. Energy. 2004. V. 29. № 14. P. 1471. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.02.004
  32. Bingue J.P., Saveliev A.V., Fridman A.A., Kennedy L.A. // Ibid. 2002. V. 27. № 6. P. 643. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00174-4
  33. Bingue J.P., Saveliev A.V., Fridman A.A., Kennedy L.A. // Exp. Therm. Fluid Sci. 2002. V. 26. № 2–4. P. 409. https://doi.org/10.1016/S0894-1777(02)00151-6
  34. Toledo M., Arriagada A., Ripoll N., Salgansky E.A., Mujeebu M.A. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2023. V. 177. 113213. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113213
  35. Dorofeenko S.O., Polianczyk E.V. // Fuel. 2021. V. 291. 120255. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120255
  36. Makaryan I.A., Salgansky E.A., Arutyunov V.S., Sedov I.V. // Energies. 2023. V. 16. № 6. 2916. https://doi.org/10.3390/en16062916
  37. Кислов В.М., Цветкова Ю.Ю., Цветков М.В. и др. // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59. № 2. С. 83. https://doi.org/10.15372/FGV20230210
  38. Кислов В.М., Цветков М.В., Зайченко А.Ю. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X2308006X
  39. Салганский Е.А., Цветков М.В., Цветкова Ю.Ю. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 11. C. 44. https://doi.org/10.1134/S1990793122060100
  40. Polianczyk E., Tarasov G., Zaichenko A. // E3S Web Conf. 2024. V. 474. 01013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447401013
  41. Цветкова Ю.Ю., Кислов В.М., Пилипенко Е.Н., Салганская М.В., Цветков М.В. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 7. С. 91. https://doi.org/10.31857/S0207401X24070097
  42. Arriagada A., Mena R., Ripoll N. et al. // Chem. Eng. J. 2024. V. 495. 153011. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.153011
  43. Кислов В.М., Глазов С.В., Салганский Е.А., Колесникова Ю.Ю., Салганская М.В. // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. С. 320. https://doi.org/10.1134/S0010508216030102
  44. Салганская М.В., Глазов С.В., Салганский Е.А. и др. // Хим. физика. 2008. Т. 27. № 1. С. 20. https://doi.org/10.1134/S1990793108010119
  45. Салганский Е. А., Цветков М.В., Зайченко А.Ю. Подлесный Д.Н., Седов И.В. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 14. https://doi.org/10.1134/S1990793121060087
  46. Савченко В.И., Зимин Я.С., Бузилло Э. и др. // Нефтехимия. 2022. Т. 62, № 3. С. 375. https://doi.org/10.31857/S0028242122030066
  47. Tollini F., Sponchioni M., Calemma V., Moscatelli D. // Energy Fuels. 2023. V. 37. № 15. P. 11197. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.3c01237
  48. Wang C.W., Li J., Zhang L.H. et al. // Fuel. 2024. V. 362. 130916. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.130916
  49. Трусов Б.Г. // Матер. XIV Междунар. конф. по хим. термодинамике. Спб: НИИХ СПбГУ, 2002. С. 483.
  50. Арсентьев С.Д., Давтян А.Х., Манукян З.Х. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010044

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимости содержания газов (C) от стехиометрического коэффициента избытка топлива (φ) для воздушной конверсии состава xCH4+10 об.% CO2+ +20 об.% H2S, приведенные на массу получаемых продуктов при T=1273 K (а) 1573 K, (б) и 1873 K (в).

Скачать (193KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости степени конверсии сероводорода ХH2S от стехиометрического коэффициента избытка топлива  для паровоздушной конверсии состава xCH4 +10 об.% CO2 + 10 об.% H2S + 5 об.% H2O при следующих температурах: 1 – 1273 К, 2 – 1573 К, 3 – 1873 К

Скачать (62KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025