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 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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».