Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

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. Шигаров
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск
Россия


И. Е. Никулина
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск
Россия


В. П. Пахарукова
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск
Россия


Д. И. Потемкин
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский государственный университет (НГУ)
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

Просмотров: 181


ISSN 1816-0387 (Print)
ISSN 2413-6476 (Online)