1400-1800 К температурадағы C1–C4 көмірсутектерінің каталитикалық емес ішінара тотығу заңдылықтары
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc24(2)161-196Кілт сөздер:
каталитикалық емес түрлендіру, пиролиз, ішінара тотығу, термодинамикалық талдау, кинетикалық модельдеу, метан, C2+ көмірсутектері, синтез-газАңдатпа
Бұл мақалада 1400-1800 К температурада және 50 атм дейінгі қысымда C1–C4 көмірсутектерінің каталитикалық емес ішінара тотығуының термодинамикалық талдауы мен кинетикалық модельдеу нәтижелері ұсынылған. Зерттелген температура мен қысым диапазонында C2+ көмірсутектерінің ішінара тотығуының бірінші кезеңінде олардың түрленуі оттегімен әрекеттесуден емес, оттегі бар радикалдардың қатысуынсыз термиялық пиролизден басталатыны анықталды. Оттегінің түрленуі оның C2+ көмірсутектерінің пиролиз өнімдерімен, негізінен этиленмен әрекеттесуі арқылы жүреді, ол ацетиленмен бірге осы температура диапазонында тұрақтырақ көмірсутек болып табылады. Метанның тотығу түрленуі оның оттегімен әрекеттесуі арқылы жүреді, екі реагенттің де тұтынылуы бір мезгілде C2+ көмірсутектерінің тотығуына қарағанда айтарлықтай төмен жылдамдықпен жүреді. Екінші кезеңде O2 толық тұтынылғаннан кейін, кейінгі көмірсутек түрленуі тотығуға қарағанда баяу жүретін CO, C2H2 және CH4 түрлену процестері арқылы жүреді. Бұл процестегі негізгі түрлендіргіш – H2O. Бұл реакциялар синтез газдарындағы H2 және CO мөлшерін айтарлықтай арттырады, ал реакция уақыты жеткілікті болғанда тепе-теңдікке жақын өнімнің таралуына қол жеткізіледі.
Әдебиеттер тізімі
(1) V.S. Arutyunov, V.M. Shmelev, M.Yu. Sinev, O.V. Shapovalova. Syngas and hydrogen production in a volumetric radiant burner. Chemical Engineering Journal 176-177 (2011) 291-294. Crossref
(2) A. Nikitin, A. Ozersky, V. Savchenko, I. Sedov, V. Shmelev, et al. Matrix conversion of natural gas to syngas: The main parameters of the process and possible applications. Chemical Engineering Journal 377 (2019) ID. 120883. Crossref
(3) A. Kéromnès, W.K. Metcalfe, K.A. Heufer, N. Donohoe, A.K. Das, et al. An experimental and detailed chemical kinetic modeling study of hydrogen and syngas mixture oxidation at elevated pressures. Combustion and Flame 160(6) (2013): 995-1011. Crossref
(4) W.K. Metcalfe, S.M. Burke, S.S. Ahmed, H.J. Curran. A hierarchical and comparative kinetic modeling study of C1–C2 hydrocarbon and oxygenated fuels. International Journal of Chemical Kinetics 45(10) (2013) 638-675. Crossref
(5) G. Bagheri, E. Ranzi, M. Pelucchi, A. Parente, A. Frassoldati, et al. Comprehensive kinetic study of combustion technologies for low environmental impact: MILD and OXY-fuel combustion of methane. Combustion and Flame, 212 (2020) 142-155. Crossref
(6) E. Ranzi, A. Frassoldati, A. Stagni, M. Pelucchi, A Cuoci, et al. Reduced kinetic schemes of complex reaction systems: fossil and biomass-derived transportation fuels. International Journal of Chemical Kinetics 46(9) (2014) 512-542. Crossref
(7) E. Ranzi, A. Frassoldati, R. Grana, A. Cuoci, T. Faravelli, et al. Hierarchical and comparative kinetic modeling of laminar flame speeds of hydrocarbon and oxygenated fuels. Progress in Energy and Combustion Science 38(4) (2012) 468-501. Crossref
(8) D. Healy, D.M. Kalitan, C.J. Aul, E.L. Petersen, G. Bourque, et al. Oxidation of C1−C5 alkane quinternary natural gas mixtures at high pressures. Energy and Fuels 24(3) (2010) 1521-1528. Crossref
(9) D. Healy, N.S. Donato, C.J. Aul, E.L. Petersen, C.M. Zinner, G. Bourque, H.J. Curran. n-Butane ignition delay time measurements at high pressure and detailed chemical kinetic modeling. Combustion and Flame 157(8) (2010) 1526-1539. Crossref
(10) S.S. Nagaraja, J. Liang, S. Dong, S. Panigrahy, A.B. Sahu, et al. A hierarchical single-pulse shock tube pyrolysis study of C2–C6 1-alkenes. Combustion and Flame 219 (2020) 456-466. Crossref
(11) S. Dong, K. Zhang, P.K. Senecal, G. Kukkadapu, S.W. Wagnon, et al. A comparative reactivity study of 1-alkene fuels from ethylene to 1-heptene. Proceedings of the Combustion Institute 38(1) (2021) 611-619. Crossref
(12) A. Abd El-Sabor Mohamed, S. Panigrahy, A.B. Sahu, G. Bourque, H.J. Curran. An experimental and modeling study of the auto-ignition of natural gas blends containing C1–C7 n-alkanes. Proceedings of the Combustion Institute 38(1) (2021) 365-373. Crossref
(13) NUI Galway. Combustion Chemistry Center. Mechanism. URL
(14) San Diego Mechanism. URL
(15) Trusov, Program system TERRA for simulation phase and thermal chemical equilibrium, Proc. XIV Int. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg (2002) 483.
(16) V.I. Savchenko, A.V. Ozerskii, E. Busillo, A.V. Nikitin, I.V. Sedov, et al. Utilization of CO2 in non-catalytic dry reforming of C1–C4 hydrocarbons. Journal of CO2 Utilization. 47 (2021) ID. 101490. Crossref
(17) B.R.J. Smith, M. Loganathan, M.S. Shantha. A Review of the Water Gas Shift Reaction Kinetics. International Journal of Chemical Reactor Engineering 8 (2010) 1. Crossref
(18) Chemkin-Pro 15112. San Diego, CA, USA: Reaction Design, 2011. CK-TUT-10112-1112-UG-1.
(19) V.I. Savchenko, A.V. Ozerskii, E. Busillo, A.V. Nikitin, I.V. Sedov, et al. High-pressure non-catalytic partial oxidation of methane. Petroleum Chemistry 66(1) (2026) 73-87. Crossref
(20) Y. Liu, Q. Zhang, T. Wang. Detailed chemistry modeling of partial combustion of natural gas for coproducing acetylene and syngas. Combustion Science and Technology 189(5) (2017) 908-922. Crossref
Жүктеулер
Жарияланды
Журналдың саны
Бөлім
Лицензия
Авторлық құқық (c) 2026 В.И. Савченко, А.В. Озерский, А.В. Никитин, И.В. Седов, В.С. Арутюнов
Бұл жұмыс Creative Commons атрибуты бойынша лицензияланған. 4.0 Халықаралық лицензия.
Дәйексөзді қалай келтіруге болады
