

Анализ макрокинетики сорбции СО2 на 10%NaNO3 /MgO сорбенте и моделирование адсорбера с производительностью по водороду 10 кг/ч
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-4-4-15
Аннотация
Была предложена макрокинетическая модель сорбции СО2 первого порядка на 10 мол.% NaNO3/MgO сорбенте. На основе анализа экспериментальных данных гравиметрии определена максимальная сорбционная емкость сорбента 10 мол.% NaNO3/MgO, которая не зависит от парциального давления СО2 и при 320 °С составляет 159 % (в расчете на начальную массу образца), или 13,4 ммоль СО2 /гсорб. Рассчитанная величина константы сорбции kads при температурах 280–320 °С и парциальном давлении СО2 0,50–0,75 атм составляет 0,017 мин–1·атм–1. На основе полученной кинетики было сделано моделирование адиабатического и изотермического адсорбера СО2 в рамках технологической схемы получения водорода 10 кг/ч из природного газа при рабочем давлении 12 атм. В ходе расчетов было показано, что для эффективного функционирования адсорбера необходим интенсивный отвод выделяющейся в процессе сорбции теплоты. Это позволяет проводить сорбцию СО2 в течение 30 мин при температуре 300 °С и объемной скорости потока GHSV = 1170 ч–1, при этом концентрация СО2 на выходе в сухом газе не превышает 1,5 мол.%.
Об авторах
А. Б. ШигаровРоссия
И. Е. Никулина
Россия
В. П. Пахарукова
Россия
Д. И. Потемкин
Россия
Список литературы
1. Lee C.H., Kim S., Yoon H.J., Yoon C.W., Lee K.B. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2021. V. 145. P. 111064—111073. DOI: 10.1016/j.rser.2021.111064.
2. Wang Y., Memon M.Z., Seelro M.A., Fu W., Gao Y., Dong Y., Ji G. // Int. J. Hyd. Energy. 2021. V. 46. P. 23358—23379. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.01.206.
3. Zivkovic L.A., Pohar A., Likozar B., Nikacevic N.M. // Applied Energy. 2016. V. 178. P. 844—855. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.06.071.
4. Hu Y., Cui H., Cheng Z., Zhou Z. // Chem. Eng. J. 2019. V. 377. Art. 119823. DOI: 10.1016/j.cej.2018.08.209.
5. Lee C.H., Lee K.B. // Appl. Energy. 2017. V. 205. P. 316—322. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.07.119.
6. Ju Y., Oh H-T., Lee J-C, Lee C-H. // Chem. Eng. J. 2021. V. 410. Art. 127414. DOI: 10.1016/j.cej.2020.127414.
7. Stendardo S., Foscolo P.U. // Chem. Eng. Sci. 2009. V. 64. P. 2343—2352. DOI: 10.1016/j.ces.2009.02.009.
8. Xiao G., Singh R., Chaffee A., Webley P. // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2011. V. 5. P. 634—639. DOI: 10.1016/j.ijggc.2011.04.002.
9. Nair S., Raghavan R. // Thermochimica Acta. 2021. V. 699. Art. 178918. DOI: 10.1016/j.tca.2021.178918.
10. Nair S., Raghavan R. // Thermochimica Acta. 2021. V. 706. Art. 179074. DOI: 10.1016/j.tca.2021.179074.
11. Yin X-S., Song M., Zhang Q-H., Yu J-G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2010. V. 49. P. 6593—6598. DOI: 10.1021/ie100710x.
12. Radfarnia H.R., Iliuta M.C. // Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. P. 9295—9305. DOI: 10.1021/ie102417q.
13. Joo H., Cho S.J., Na K. // J. of CO2 Utilization. 2017. V. 19. P. 194—201. DOI: 10.1016/j.jcou.2017.03.014.
14. Hassanzadeh A., Abbasian J. // Fuel. 2010. V. 89(6). P. 1287—1297. DOI: 10.1016/j.fuel.2009.11.017.
15. Abbasi E., Hassanzadeh A., Abbasian J. // Fuel. 2013. V. 105. P. 128—134. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.06.005.
16. Abbasi E., Hassanzadeh A., Zarghami S., Arastoopour H., Abbasian J. // Fuel. 2014. V. 137. P. 260—268. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.07.088.
17. Gorlova A.M., Karmadonova I.E., Derevshikov V.S., Rogozhnikov Rogozhnikov V.N., Snytnikov P.V., Potemkin D.I. // Catalysis in Industry. 2022. V. 14. P. 349—356.
18. Никулина И.Е., Деревщиков В.С., Пахарукова В.П., Потемкин Д.И., Снытников П.В. // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. № 6. С. 5—16. DOI: 10.18412/1816-0387-2023-6-5-16.
19. 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—4521. DOI: 10.1021/acs.est.0c08731.
20. Harada T., Simeon F., Hamad E., Hatton A. // Chem. Mater. 2015. V. 27. № 6. Р. 1943—1949. DOI: 10.1021/cm503295g.
21. Zevenhoven R., Teir S., Eloneva S. // Energy. 2008. V. 33. Р. 362—370.
22. Yang X., Zhao L., Liu Y., Sun Z., Xiao Y. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 56. № 1. Р. 342—350. DOI: 10.1021/acs.iecr.6b03909.
23. Bang G., Kim K-M., Jin S., Lee C-H. // Chem. Eng. J. 2022. V. 33. P. 134607—13416.
24. Шелудяк Ю.Е., Кашпоров А.Я., Малинин Л.А., Цалков В.Н. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М.: НПО Информ ТЭИ. 1992. 185 с.
25. Кутателадзе C.C., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. Москва: Госэнергоиздат. 1958. 414 с.
Рецензия
Для цитирования:
Шигаров А.Б., Никулина И.Е., Пахарукова В.П., Потемкин Д.И. Анализ макрокинетики сорбции СО2 на 10%NaNO3 /MgO сорбенте и моделирование адсорбера с производительностью по водороду 10 кг/ч. Катализ в промышленности. 2024;24(4):4-15. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-4-4-15
For citation:
Shigarov A.B., Nikulina I.E., Pakharukova V.P., Potemkin D.I. Analysis of the macrokinetics of CO2 sorption on a 10% NaNO3/MgO sorbent and modeling of an adsorber with a hydrogen productivity of 10 kg/h. Kataliz v promyshlennosti. 2024;24(4):4-15. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-4-4-15