Перетворення синтез-газу в аерозолі частинок Fe-Cu-K-каталізатору за тиску 0,1–1,0 МПа

Автор(и)

  • Олексій Олегович Домнін ПрАТ «Сєвєродонецький ОРГХІМ», Україна https://orcid.org/0000-0002-2759-3315
  • Ірина Маратівна Глікіна Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Україна https://orcid.org/0000-0002-2307-1245
  • Сергій Олександрович Кудрявцев ГО «Фундація «ПРОСТІР», Україна https://orcid.org/0000-0002-2452-2220
  • Євген Іванович Зубцов Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Україна https://orcid.org/0000-0002-4697-1975
  • Олексій Борисович Целіщев Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Україна https://orcid.org/0000-0003-4154-7734
  • Марина Геннадіївна Лорія Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Україна https://orcid.org/0000-0002-5589-8351

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251104

Ключові слова:

синтез-газ, аерозольний нанокаталіз, механохімічна активація, синтетичні вуглеводні, виробництво моторних палив

Анотація

Досліджено хімічні перетворення синтез-газу в вуглеводні та інші продукти в умовах методу, відомого як «аерозольний нанокаталіз».

Розроблено лабораторну установку та проведені експериментальні дослідження в інтервалі технологічних параметрів: тиск – від 0,1 до 1,0 МПа, температура – від 483 до 533 K, концентрація каталізатору – від 5 до 25 г/м3 реактору, інтенсивність механохімічної активації від 4,0 до 11,2 Гц. Виявлено, що підвищення тиску від 0,1 до 1,0 МПа поступово збільшує ступень перетворення з 44,1 % до 56,5. Підвищення тиску процесу СФТ в умовах аерозольного каталізу від 0,1 до 1,0 МПа сприяє стабільному зростанню виходу від 14 до 17 %. Селективність при цьому набуває максимального значення в 93,1 % за тиску 0,3 МПа. Залежність селективності від інтенсивності МХА каталізатору характеризується постійним зростанням селективності перетворення монооксиду вуглецю в вуглеводні із підвищенням частоти МХА від 4 до 8,5 Гц, при цьому досягається максимальне значення селективності 91 %. Із подальшим підвищенням частоти МХА до 11,2 Гц спостерігається зниження значення селективності перетворення монооксиду вуглецю в вуглеводневі продукти процесу СФТ до 83,5 %. Тому прийнятним, рекомендується значення частоти МХА від 6 до 10 Гц. Максимальний вихід фракції вуглеводнів з довжиною ланцюгу від 5 до 6 атомів вуглецю, спостерігається для тиску 0,3 МПа і складає 73 % мас., мінімальний вихід 35 % мас. за тиску 1,2 МПа. За інших значень тисків (0,1–0,2 та 0,4–1,1 МПа) експериментальних досліджень вихід цієї фракції змінюється в межах 38–52 % мас. Запропоновано схему дослідно-промислової установки СФТ на основі принципів аерозольного нанокаталізу

Біографії авторів

Олексій Олегович Домнін, ПрАТ «Сєвєродонецький ОРГХІМ»

Інженер з налагоджування та випробовувань хімічного обладнання

Ірина Маратівна Глікіна, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічної інженерії та екології

Сергій Олександрович Кудрявцев, ГО «Фундація «ПРОСТІР»

Кандидат технічних наук, доцент

Євген Іванович Зубцов, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної інженерії та екології

Олексій Борисович Целіщев, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічної інженерії та екології

Марина Геннадіївна Лорія, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп'ютерно-інтегрованих систем управління

Посилання

  1. Mordkovich, V. Z., Sineva, L. V., Kulchakovskaya, E. V., Asalieva, E. Y. (2015). Four Generations of Technology for Production of Synthetic Liquid Fuel Bbased on Fischer – Tropsch Synthesis. Historical Overvie. Kataliz v Promyshlennosti, 15 (5), 23–45. doi: https://doi.org/10.18412/1816-0387-2015-5-23-45
  2. Karimova A. R., Shiriyazdanov R. R., Davletshin A. R., Makhmutova O. N., Telyashev E. G., Rakhimov M. N. (2016). XTL Processes. Technological Aspects of Processing Fossil and Renewable Carbonaceous Feed by Fischer-Tropsch Process. 1. Resourses and Catalytic Basis Fischer-Tropsch Process. Baskirskii khimicheskii zhurnal, 23 (2), 71–81. Available at: http://bcj.rusoil.net/files/slider/BCJ_2_2016.pdf
  3. Rudyka, V. I. (2017). The Analysis of the Experience in Commercialization of Indirect Coal Liquefaction Technologies in the World. Problemy ekonomiky, 3, 13–19. Available at: https://www.problecon.com/export_pdf/problems-of-economy-2017-3_0-pages-13_19.pdf
  4. Tarasov, V., Antoshchenko, M., Rudniev, Y., Zolotarova, O., Davidenko, N. (2021). Metamorphism Indicators for Establishing the Endogenic Fire Hazard of Coal Mining Plants in Mining. International Journal of Environmental Science and Development, 12 (8), 242–248. doi: https://doi.org/10.18178/ijesd.2021.12.8.1346
  5. Antoshchenko, M., Tarasov, V., Nedbailo, O., Zakharova, O., Yevhen, R. (2021). On the possibilities to apply indices of industrial coal-rank classification to determine hazardous characteristics of workable beds. Mining of Mineral Deposits, 15 (2), 1–8. doi: https://doi.org/10.33271/mining15.02.001
  6. Mykola, A., Vadym, T., Olga, L.-Z., Anatolii, H., Andrii, K. (2021). About Possibility to Use Industrial Coal-Rank Classification to Reveal Coal Layers Hazardous Characteristics. Civil Engineering and Architecture, 9 (2), 507–511. doi: https://doi.org/10.13189/cea.2021.090223
  7. Popovich, A., Soloviev, G., Suvorin, A. (2017). Research into methane oxidation on oxide catalyst of the applied type. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (88)), 29–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.107249
  8. Popovich, A., Soloviev, G., Orlyk, V., Suvorin, A. (2017). Development of mathematical model of methane oxidation on fibrous catalyst. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (6 (90)), 33–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118439
  9. Hunda, M. V., Yeher, D. O., Zarubin, Yu. O., Smikh, P. M., Hladun, V. V., Kasianchuk, S. V., Chepil, P. M. (2014). Rozvytok tekhnolohiy pererobky pryrodnoho hazu v ridki syntetychni palyva ta perspektyvy yikh vprovadzhennia dlia rozrobky rodovyshch vuhlevodniv. Naftohazova haluz Ukrainy, 1, 38–42. Available at: http://elar.nung.edu.ua/handle/123456789/3699
  10. Ojeda, M., Nabar, R., Nilekar, A. U., Ishikawa, A., Mavrikakis, M., Iglesia, E. (2010). CO activation pathways and the mechanism of Fischer–Tropsch synthesis. Journal of Catalysis, 272 (2), 287–297. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2010.04.012
  11. Gual, A., Godard, C., Castillón, S., Curulla-Ferré, D., Claver, C. (2012). Colloidal Ru, Co and Fe-nanoparticles. Synthesis and application as nanocatalysts in the Fischer–Tropsch process. Catalysis Today, 183 (1), 154–171. doi: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.11.025
  12. Tian, D., Liu, Z., Li, D., Shi, H., Pan, W., Cheng, Y. (2013). Bimetallic Ni–Fe total-methanation catalyst for the production of substitute natural gas under high pressure. Fuel, 104, 224–229. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.08.033
  13. Gavrilović, L., Jørgensen, E. A., Pandey, U., Putta, K. R., Rout, K. R., Rytter, E. et. al. (2021). Fischer-Tropsch synthesis over an alumina-supported cobalt catalyst in a fixed bed reactor – Effect of process parameters. Catalysis Today, 369, 150–157. doi: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.07.055
  14. Zhao, H., Liu, J.-X., Yang, C., Yao, S., Su, H.-Y., Gao, Z. et. al. (2021). Synthesis of Iron-Carbide Nanoparticles: Identification of the Active Phase and Mechanism of Fe-Based Fischer–Tropsch Synthesis. CCS Chemistry, 3 (11), 2712–2724. doi: https://doi.org/10.31635/ccschem.020.202000555
  15. Chen, Y., Wei, J., Duyar, M. S., Ordomsky, V. V., Khodakov, A. Y., Liu, J. (2021). Carbon-based catalysts for Fischer–Tropsch synthesis. Chemical Society Reviews, 50 (4), 2337–2366. doi: https://doi.org/10.1039/d0cs00905a
  16. Yahyazadeh, A., Dalai, A. K., Ma, W., Zhang, L. (2021). Fischer–Tropsch Synthesis for Light Olefins from Syngas: A Review of Catalyst Development. Reactions, 2 (3), 227–257. doi: https://doi.org/10.3390/reactions2030015
  17. Luhovskoi, A., Glikin, M., Kudryavtsev, S., Glikina, I. (2017). Obtaining synthesis-gas by the stone coal steam conversion using technology of aerosol nanocatalysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (6 (90)), 53–58. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118396
  18. Luhovskoi, A., Glikin, M., Kudryavtsev, S., Glikina, I. (2018). Studying the influence of the intensity of mechanochemical activation on the process of steam conversion of coal. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (94)), 56–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.136371
  19. Glikina, I. M., Domnin, A. O., Shershnev, S. A., Glikin, M. A. (2013). Poluchenie uglevodorodov S5+ po tekhnologii aerozol'nogo nanokataliza v vibroozhizhennom sloe. Vliyanie davleniya. Visnyk NTU «KhPI», 56 (1029), 185–192. Available at: http://library.kpi.kharkov.ua/files/Vestniki/2013_56.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Домнін, О. О., Глікіна, І. М., Кудрявцев, С. О., Зубцов, Є. І., Целіщев, О. Б., & Лорія, М. Г. (2022). Перетворення синтез-газу в аерозолі частинок Fe-Cu-K-каталізатору за тиску 0,1–1,0 МПа. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6(115), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251104

Номер

Том 1 № 6(115) (2022): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Oleksii Domnin, Iryna Glikina, Sergey Kudryavtsev, Yevhen Zubtsov, Olexii Tselishchev, Maryna Loriia

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.