Kinetics and CatalysisKinetics and CatalysisКинетика и катализ0453-88113034-5413The Russian Academy of Sciences38173910.7868/S3034541325060059ARTICLESСТАТЬИResearch ArticleCO2 capture from hydrogen-containing mixture on the sorbent 17 wt. % NaNO3/MgO in sorption-enhanced water-gas shift reactionПОГЛОЩЕНИЕ СО2 ИЗ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ СОРБЕНТОМ 17% NaNO3/MgO В СОРБЦИОННО-КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ СОNikulinaI. E.НикулинаИ. Е.ikar@catalysis.ruGorlovaA. M.ГорловаА. М.-PetrovI. Yu.ПетровИ. Ю.-PotemkinD. I.ПотемкинД. И.-Boreskov Institute of Catalysis SB RASФГБУН ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН15122025666VOL 66, NO6 (2025)ТОМ 66, №6 (2025)54155609022026Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journal-vniispk.ru/0453-8811/article/view/381739

CO2 capture from mixture approximate in composition to the products of steam reforming of methane has been studied using the sorbent 17 wt. % NaNO3/MgO. The possibility of capturing up to 5 mmol CO2 per gram of the sorbent (24.4 mas. %) at temperatures of 200–220°C and a mixture pressure of 10 atm has been demonstrated. It has been found that the regeneration of the sorbent proceeds faster and deeper at atmospheric pressure in a stream of humid nitrogen. For the first time the water-gas shift reaction on the mechanical mixture of 5 wt. % Pt/Ce0.75Zr0.25O2 catalyst and 17 wt. % NaNO3/MgO CO2 sorbent at a pressure of 10 atm has been studied. It has been shown that hydrogen purity more than 99% in dry gas mixture is provided during 8 minutes at the reaction (sorption) temperature 260°C, pressure 10 atm and GHSV 8000 h–1 on the mechanical mixture of the catalyst and the sorbent by volume ratio 1:2 respectively that corresponded to a sorption capacity of about 11 mmol CO2 per gram of the sorbent (53.7 mas. %).

Исследовано поглощение СО2 из смесей, приближенных по составу к продуктам паровой конверсии метана, с использованием поглотителя на основе MgO, модифицированного 17 вес. % NaNO3. Показана возможность улавливания до 5 ммоль СО2 на грамм поглотителя (24.4 мас. %) при температурах 200–220°С и давлении смеси 10 атм. Установлено, что регенерация сорбента быстрее и глубже протекает при атмосферном давлении в токе влажного азота. Также в работе впервые изучена реакция паровой конверсии СО на механической смеси гранул катализатора 5 вес. % Pt/Ce0.75Zr0.25O2 и поглотителя СО2 17 вес. % NaNO3/MgO при давлении 10 атм. Обнаружено, что при температуре реакции (сорбции) 260°С, давлении 10 атм и нагрузке 8000 ч–1 на механическую смесь катализатора с поглотителем в объемном соотношении 1:2 обеспечивается чистота получаемого водорода более 99% на сухую смесь в течение 8 мин, что соответствует емкости сорбента около 11 ммоль СО2 на грамм поглотителя (53.7 мас. %).

sorption-enhanced water-gas shift reactionwater-gas shift reactionmagnesium oxideCO2 captureсорбционно-каталитическая паровая конверсия монооксида углеродапаровая конверсия СОоксид магниясорбция СО2Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 24-73-10134 (https://rscf.ru/prjcard?rid=24-73-10134).Arutyunov V. // Academia Letters. 2021. https://doi.org/10.20935/AL3692LeValley T.L., Richard A.R., Fan M. // Int. J. Hydron. Energy. 2014. V. 39. P. 16983.Lee C.H., Kim S., Yoon H.J., Yoon C.W., Lee K.B. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2021. V. 145. P. 111064.Wang Y., Memon M.Z., Seelro M.A., Fu W., Gao Y., Dong Y., Ji G. // Int. J. Hydron. Energy. 2021. V. 46. P. 23358.Boon J., Coenen K., van Dijk E., Cobden P., Gallucci F., van Sint Annaland M. One-sorption-enhanced water–gas shift / In: Advances in Chemical Engineering, 1st ed., Ed. A.A. Lemonidou. Washington: Academic Press, 2017. V. 51. P. 1.Halliday C., Hatton T.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. P. 9313–9346.Dunstan M.T., Donat F., Bork A.H., Grey C.P., Muller C.R. // Chem. Rev. 2021. V. 121. № 20. P. 12681.Ramirez-Moreno M.J., Romero-Ibarra I.C., Ortiz-Landeros J., Pfeiffer H. CO2 Sequestration and valorization / Ed. C.R.V. Margado. Rio de Janeiro, Brazil: IntechOpen, 2014. V. 14. P. 403.Lee S.-Y., Park S.-J. // J. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 23. P. 1.Harada T., Simeon F., Hamad E.Z., Hatton T.A. // Chem. Mater. 2015. V. 27. P. 1943.Gao W., Vasiliades M.A., Damaskinos C.M., Zhao M., Fan W., Wang Q., Reina T.R., Efstathiou A.M. // Environ. Sci. Technol. 2021. V. 55. P. 4513.Hwang B.W., Lim J.H., Chae H.J., Ryu H.-J., Lee D., Lee J.B., Kim H., Lee S.C., Kim J.C. // PSEP. 2018. V. 116. P. 219.Hu Y., Cui H., Cheng Z., Zhou Z. // Chem. Eng. J. 2019. V. 377. P. 119823.Bang G., Kim K-M., Jin S., Lee C.-H. // J. Chem. Eng. 2022. V. 433. P. 134607.Yang X., Zhao L., Liu Y., Sun Z., Xiao Y. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 56. P. 342.Dong H., Cui H., Zhou Z. // J. Chem. Eng. 2022. V. 442. P. 136133.Qiao Y., Wang J., Zhang Y., Gao W., Harada T., Huang L., Hatton T.A., Wang Q. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 56. P. 1509.Donat F., Muller C.R. // Curr. Opin. Green Sustein. Chem. 2022. V. 36. P. 100654.Lee C.H., Mun S., Lee K.B. // J. Chem. Eng. 2014. V. 258. P. 367.Hiremath V., Trivino M.L., Seo J.G. // J. Environ. Sci. 2019. V. 76. P. 80.Fisher J.C., Siriwardane R.V. // Energy Fuels. 2014. V. 28. P. 5936.Shahid MZ., Farooqi A.S., Fajri K., El-Adawy M., Hamdy M., Farooqi A.S., Abdelaziz O.Y., Hossain M.M., Nemitallah M.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2025. V. 100. P. 1483.Никулина И.Е., Деревщиков В.С., Пахарукова В.П., Снытников П.В., Потемкин Д.И. // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. С. 5.Горлова А.М., Кармадонова И.Е., Деревщиков В.С., Рогожников В.Н., Снытников П.В., Потемкин Д.И. // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. С. 28.Gao W., Vasiliades M.A., Damaskinos C.M., Zhao M., Fan W., Wang Q., Reina T.R., Efstathiou A.M. // Environ. Sci. Technol. 2021. V. 55. P. 4513.Zhao X., Ji G., Liu W., He X., Anthony E.J., Zhao M. // Chem Eng. J. 2018. V. 332. P. 216.