ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. 2021; 2: 54-61
http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2021-2-54-61
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕЙ И ПРИРОДНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В СИНТЕТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. Часть 8: ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РИФОРМИНГА МЕТАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛОКСИДНЫХ ПЕРЕНОСЧИКОВ КИСЛОРОДА
Технологии риформинга метана с использованием металлоксидных переносчиков кислорода являются перспективными для получения водорода и синтез-газа. Эффективность технологии в основном определяется активностью и селективностью переносчика кислорода.
Выполнены термохимические исследования взаимодействия метана с оксидами никеля, кобальта и промышленных катализаторов на их основе. Синтез-газ с оптимальным составом (H2:CO=2) для производства метанола и синтетических углеводородов с минимальным выходом углерода и CO2, степенью риформинга метана 97 – 99 % можно получить при температурах до 900 °С. Полная регенерация индивидуальных оксидов кислородом воздуха происходит при температурах до 600 °С, катализаторов – при 660 – 710 °C. В присутствии никель содержащего катализатора наблюдается повышенное образование углерода.
Аннотация
Технологии риформинга метана с использованием металлоксидных переносчиков кислорода являются перспективными для получения водорода и синтез-газа. Эффективность технологии в основном определяется активностью и селективностью переносчика кислорода.
Выполнены термохимические исследования взаимодействия метана с оксидами никеля, кобальта и промышленных катализаторов на их основе. Синтез-газ с оптимальным составом (H2:CO=2) для производства метанола и синтетических углеводородов с минимальным выходом углерода и CO2, степенью риформинга метана 97 – 99 % можно получить при температурах до 900 °С. Полная регенерация индивидуальных оксидов кислородом воздуха происходит при температурах до 600 °С, катализаторов – при 660 – 710 °C. В присутствии никель содержащего катализатора наблюдается повышенное образование углерода.
Ключевые слова: твёрдые переносчики кислорода; риформинг метана; синтез-газ; оксид никеля; оксид кобальта; термодинамика; термография.
Полный текст: [in elibrary.ru]
Ссылки на литературу
1. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года. Распоряжение Правительства РФ № 1523-р от 9 июня 2020 г.
2. Григорьев Л., Павлюшина В., Музыченко Е., Хейфец Е. Экология и экономика: тенденция к декарбонизации // Бюллетень о текущих тенденциях российской экономики. 2020, № 66. С. 18. URL: htpp://ac.gov.ru/publications/.
3. Powering a climate-neutral economy: Commission sets out plans for the future and clean hydrogen. Press release, 8 July 2020, Brussels. Available at: https://ec.europa.eu/commission/ presscorner/detail/en /ip_20_1259.
4. Савостьянов А.П., Кравченко О.А. Водородная энергетика и технологии. Аммиак – аккумулятор и средство доставки водорода (обзор) // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2021. № 1. с. 50 – 55. DOI:10.17213/0321-2653-2021-1-50-55.
5. Mandar V. Kathe, Abbey Empfield, Jing Na, Elena Blair, Liang-Shih Fan. Hydrogen production from natural gas using an iron-based chemical looping technology: Thermodynamic simulations and process system analysis // Applied Energy. 2016. No. 165. Рр. 183 – 201. DOI: 10.1016/j.apenergy. 2015.11.047.
6. Danyang Li, Ruidong Xu, Xingyun Li, Zhiqiang Li, Xing Zhu, and Kongzhai Li. Chemical Looping Conversion of Gaseous and Liquid Fuels for Chemical Production: A Review // Energy Fuels. 2020. No. 34. Pp. 5381 − 5413. DOI: 10.1021/ acs.energyfuels.0C01006.
7. Haibo Zhao, Xin Tian, Jinchen Ma, Xi Chen, Mingze Su, Chaohe Zheng, Yanan Wang. Chemical Looping Combustion of Coal in China: Comprehensive Progress, Remaining Challenges, and Potential Opportunities // Energy Fuels. 2020. No. 34. Pp. 6696 − 6734. DOI: 10.1021/Acs. energyfuels. 0c00989.
8. Gerzeliev I. M., Usachev N.Y., Popov A.Yu., Khadzhiev S.N. Partial oxidation of lower alkanes by active lattice oxygen of metal oxide systems: 1 Experimental methods and equipment // Petrol Chem. 2011. Vol. 51. No. 6. Pp. 411 – 417. DOI: 10 1134/S0965544111060168.
9. Babaritskii A.I., Deminskii M.A., Demkin S.A., Korobtsev S.V., Krotov M.F., Potapkin B.V., Smirnov R.V., Cheban'kov F.N., Zaev I.A., Kleimenov A.V. Plasma–melt processing of carbon-containing raw materials // Solid Fuel Chemistry. 2016. Vol. 50. No. 3. Pp. 197 – 206. DOI: 10.3103/ S0361521916030022.
10. Пат. 2465305 RU МКИ C10J 3/72, C10G 9/34, C01B 3/24. Способ получения синтез-газа и реактор пиролиза для получения синтез-газа.
11. Рачков В.И., Мартынов П.Н., Асхадуллин Р.Ш., Григоров Н.А., Денисова Н.И., Логинов В.П., Мельников А.С., Михеев А.Г., Портяной В.В., Сердунь Е.Н., Сорокин А.П., Стороженко А.Н., Ульянов В.В., Ягодкин В.И. Инновационные технологии, развиваемые в ГНЦ РФ-ФЭИ // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2014. № 1. С. 16 – 34.
12. Ифэй Дуань, Цуньчжуан Чен, Цзюньше Чжан, Синьхэ Ван, Цзиньцзя Вэй. Прогресс в превращениях малых молекул на основе химических петель // SCIENTIA SINICA Chimica. 2020. Т. 50, вып. 3, С. 337 – 365. DOI: 10.1360/SSC-2019-0156.
13. Edrisi A., Mansoori Z., Dabir B. Using three chemical looping reactors in ammonia production process – A novel plant configuration for a green production // International Journal of Hydrogen Energy. 2014, Vol. 39. Issue 16. Pp. 8271 – 8282. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.03.119.
14. Jesús Guerrero-Caballero, Tanushree Kane, Noura Haidar, Louise Jalowiecki-Duhamel, Axel Löfberg. Ni, Co, Fe supported on Ceria and Zr doped Ceria as oxygen carriers for chemical looping dry reforming of methane // Catalysis Today. 2019. No. 333. Pp. 251 – 258. DOI: 10.1016/ j.cattod.2018.11.064
15. Герзелиев И.М., Подопригора Е.В., Пименов А.А. К выбору микросферического катализатора парциального окисления метана в водородсодержащий газ. // Журн. Прикладной химии. 2020. Т. 93, вып. 11. С. 1642 – 1648. DOI: 10 31857/S0044461820110158.
16. Усачев Н.Я., Харламов В.В., Казаков А.В., Беланова Е.П. Наноструктурированные оксидно-металлические системы – катализаторы для переработки природного и попутного нефтяного газа (ПНГ) в ценные продукты // Молекулярные технологии. 2010. 4.1. Рр. 27 – 43. URL: http://www.niipa.ru/journal/articles/4.1-3.pdf.
17. Guéret C., Daroux M., Billaud F. Chemical Engineering Science Methane pyrolysis: Thermodynamics (Article) // 1997. Vol. 52. Issue 5. Pр. 815 – 827.
18. Golosman E.Z., Efremov V.N., Kashinskaya A.V. Nickel catalysts for nitrogen–hydrogen mixture purification from carbon oxides // Fine Chemical Technologies. 2020. No. 15(2). Pp. 21 – 29. DOI: 10.32362/2410-6593-2020-15-2-21-29.
19. Sulima S.I., Bakun V.G., Yakovenko R.E., Shabel’skaya N.P., Saliev A.N., Narochnyi G.B., Savost’yanov A.P. The Microstructure of Cobalt Silica Gel Catalyst in the Presence of Al2O3 Additive. Kinet Catal. 2018. No. 59. Pp. 218 – 228. DOI:10.1134/S0023158418020131.
20. Корзанов В.С., Кетов А.А. Исследование термического поведения соединений кобальта // Вестн. пермского ун-та. Серия: Химия. 2012. Вып. 2. № 6. С. 48 – 54.