Купить (625 RUB)
сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Исследование процесса получения закиси азота в микроструктурированном реакторе щелевого типа
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-4-94-108
Аннотация
Работа посвящена математическому моделированию процесса синтеза N2O окислением NH3 на оксидном Mn/Bi/Al-катализаторе в микроструктурированном реакторе (МСР) щелевого типа. Исследованы характеристики процесса при различных линейных скоростях потока, входных концентрациях аммиака и температурах кромки реактора. Определены параметры, обеспечивающие эффективное проведение процесса в МСР в термически допустимых условиях. Показана принципиальная возможность масштабирования МСР путем кратного увеличения его геометрических размеров без перегрева реакционной зоны. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в МСР такой конфигурации мощность по N2О можно увеличить примерно в 12 раз по сравнению с лучшими показателями стандартного микрореактора, а удельная производительность катализатора примерно в 1,5 раза больше, чем в традиционном трубчатом реакторе. Открывается возможность создания малотоннажных производств высокочистой закиси азота для различных приложений путем масштабирования микрореакторных систем. Результаты исследования лежат в русле концепции «распределенной химизации» и способствуют преодолению барьера между лабораторными каталитическими микрореакторами и аппаратами промышленного уровня.
Об авторах
А. Г. Шеболтасов
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)
Россия
Россия
Н. В. Верниковская
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)
Россия
Россия
В. А. Чумаченко
Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск
Россия
Россия
Список литературы
1. https://itek.ru/reviews/koncepciya-raspredelennoj-himizacii-otvet-na-sovremennye-vyzovy/.
2. Ehrfeld W., Hessel V., Löwe H. Microreactors ‒ New Technology for Modem Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH, 2000. 288 pp. https://doi.org/10.1002/3527601953
3. Букина О. С. Применение закиси азота в детской стоматологии // БМИК. 2015. Т. 5. № 6. С. 969−971.
4. Yan et al. // Psychiatry Research. 2022. V. 317. 114867. https://doi.org/10.1016/j.psychres.2022.114867
5. Gillman M. A., Lichtigfeld F., Young T. // Cochrane Database Syst Rev. 2007. 24 pp. https://doi.org/10.1002/14651858.CD005190.pub2
6. Das R. K., Tamman A., Nikolova V., Freeman T. P., Bisby J. A., Lazzarino A. I., Kamboj S. K. // Psychological medicine. 2016. V. 46. P. 1749−1759. https://doi.org/10.1017/S003329171600026X
7. Teixeira V., Carneiro J., Carvalho P., Silva E., Azevedo S., Batista C. // Multifunctional and Nanoreinforced Polymers for Food Packaging. 2011. P. 285–315. https://doi.org/10.1533/9780857092786.1.285
8. Butler L. R. P, Fulton A. // Appl Opt. 1968. V. 7. No. 10. P. 2131−2137. https://doi.org/10.1364/AO.7.002131
9. Макаршин Л. Л., Пай З. П., Пармон В. Н. // Успехи химии. 2016. Т. 85. № 2. С. 139−155. https://doi.org/10.1070/RCR4484
10. Andreev D. V., Sergeev E. E., Gribovskii A. G., Makarshin L. L., Prikhod'ko S. A., Adonin N. Yu., Pai Z. P., Parmon V. N. // Chem. Eng. J. 2017. V. 330. P. 899–905. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.08.028
11. Andreev D. V., Makarshin L. L., Gribovskii A. G., Yushchenko D. Yu., Sergeev E. E., Zhizhina E. G., Pai Z. P., Parmon V. N. // Chem. Eng. J. 2015. V. 259. P. 252–256. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.07.118
12. Shia H., Niea K., Dong Bo, Long M., Xu H., Liu Z. // Chem. Eng. J. 2019. V. 361. P. 635–650. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.12.104.
13. Hernández Carucci J. R., Eränen K., Murzin D. Yu., Salmi T. O. // Catal. Today. 2009. V. 147S. P. S149–S155. http://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2009.07.034.
14. Hernández Carucci J. R., Eränen K., Salmi T. O., Murzin D. Yu. // Russian Journal of General Chemistry. 2012. V. 82, No. 12. P. 2034‒2059. https://doi.org/10.1134/S1070363212120250
15. Ashraf M. A., Tacchino S., Rao Peel N., Ercolinoa G., Gill K. K., Vlachos D. G., Specchia S. // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. No. 1. P. 196‒209. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c04837
16. Balzarotti R., Ambrosetti M., Beretta A., Groppi G., Tronconi E. // Front. Chem. Eng. 2022. V. 3. 811439. https://doi.org/10.3389/fceng.2021.811439
17. da Costa Filho B. M., Vilar V. J. P. // Chem. Eng. J. 2019. V. 391. 123531. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123531
18. Gribovskii A. G., Ovchinnikova E. V., Vernikovskaya N. V., Andreev D. V., Chumachenko V. A., Makarshin L. L. // Chem. Eng. J. 2017. V. 308. P. 135–141. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.09.058
19. Ovchinnikova E. V., Vernikovskaya N. V., Gribovskii A. G., Chumachenko V. A. // Chem. Eng. J. 2021. V. 409. 128046. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128046
20. Vernikovskaya N. V., Sheboltasov A. G., Ovchinnikova E. V., Gribovskiy A. G., Chumachenko V. A. // Chem. Eng. J. 2023. V. 451. 138368:1-12. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138368
21. Rebrov E. V., de Croon M. H. J. M., Schouten J. C. // Chem. Ing. Techn. 2001. V. 73. No. 6. P. 676–676. https://doi.org/10.1002/1522-2640(200106)73:6<676::AID-CITE6762222>3.0.CO;2-0
22. Rebrov E. V., de Croon M. H. J. M., Schouten J. C. // Catal. Today. 2001. V. 69. P. 183–192. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(01)00368-6
23. Ignatov A. S., Vernikovskaya N. V., Chumachenko V. A., Noskov A. S. // Catal. in Ind. 2021. V. 1. No. 1−2. P. 74–85. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2021-1-2-74-85
24. Veser G. // Chem. Eng. Sci. 2001. V. 56 (4). P. 1265–1273. https://doi.org/10.1016/S0009-2509(00)00348-1
25. Gribovskiy A. G., Makarshin L. L., Andreev D. V., Klenov S. P., Parmon V. N. // Chem. Eng. J. 2013 V. 231. P. 497–501. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2013.07.068
26. Venvik H. J., Yang J. // Catal. Today. 2017. V. 285. P. 135–146. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.02.014
27. Ajmera S. K., Delattre C., Schmidt M. A., Jensen K. F. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2002. V. 82. No. 2‒3. P. 297–306. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(01)01012-7
28. Noskov A. S., Zolotarsky I. A., Pokrovskaya S. A., Korotkih V. N., Slavinskaya E. M., Mokrinskii V. V., Kashkin V. N. // Chem. Eng. J. 2003. V. 91. P. 235−242. https://doi.org/10.1016/S1385-8947(02)00159-6
29. Dong Z., Wen Z., Zhao F., Kuhn S., Noël T. // Chem. Eng. Sci. X. 2021. V. 10. 100097. https://doi.org/10.1016/j.cesx.2021.100097
30. Кагырманова А. П. Оптимизация формы и размеров зерна катализатора в трубчатых реакторах с неподвижным зернистым слоем: Дисс. канд. техн. наук: 02.00.15. Новосибирск. 2009. 149 с.
31. Патент RU2323047C1, 2006.
32. https://ekokataliz.ru/wp-content/uploads/2016/04/Penomaterialyi-proizvodstva-kompanii-E%60KAT-1.pdf.
33. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Спр. пособие. Л.: Химия. 1982. 592 с.
34. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей: инженерные методы расчета: практическое пособие. Москва, Ленинград: Химия. 1966. 535 с.
35. Rossi D., Gargiulo L., Valitov G., Gavriilidis A., Mazzei L. // Chemical Engineering Research and Design. 2017. V. 120. P. 159–170. http://dx.doi.org/10.1016/j.cherd.2017.02.011
36. Levenspiel O. Chemical Reaction Engineering, 3rd ed. New York: John Wiley & Sons. 1999. 688 p.
37. Renken A., Kiwi-Minsker L. // Adv. Catal. 2010. V. 53. P. 47–122. http://dx.doi.org/10.1016/s0360-0564(10)53002-5
38. Cybulski A., Moulijn J. A. // Catal. Rev. Sci. Eng. 1994. V. 36. P. 179−270. https://doi.org/10.1080/01614949408013925
39. Малиновская О. А., Бесков В. С., Слинько М. Г. Моделирование каталитических процессов на пористых зернах. Новосибирск: Наука. 1975. 266 с.
40. Salmi T. O., Mikkola J.-P., Warna J. P. Chemical Reaction Engineering and Reactor Technology. Boca Raton: CRC Press. 2008. 644 p. https://doi.org/10.1201/9781439894859
41. Wilke C. R., Lee C. Y. // Ind. Eng. Chem. Res. 1955. V. 47. No. 6. P. 1253–1257. https://doi.org/10.1021/ie50546a056
42. Russo V., Kilpiö T., Hernandez Carucci J., DiSerio M., Salmi T. O. // Chem. Eng. Sci. 2015. V. 134. P. 563–571. https://doi.org/10.1016/j.ces.2015.05.019
Рецензия
Для цитирования:
Шеболтасов А.Г., Верниковская Н.В., Чумаченко В.А. Исследование процесса получения закиси азота в микроструктурированном реакторе щелевого типа. Катализ в промышленности. 2024;24(4):94-108. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-4-94-108
For citation:
Sheboltasov A.G., Vernikovskaya N.V., Chumachenko V.A. Research of the Process of Producing Nitrous Oxide in a Microstructured Slit-type Reactor. Kataliz v promyshlennosti. 2024;24(4):94-108. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-4-94-108
Просмотров:
198
Послать статью по эл. почте 