МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МЕМБРАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ МЕМБРАННЫХ РЕАКТОРОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПАРОУГЛЕКИСЛОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ МЕТАНА

АННОТАЦИЯ

В данной работе приводится объемный расход метана в реакторах различных типов, предназначенных для каталитического превращения в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, продукты преобразования, т. е. содержание ИС-газа и водорода, принципы работы и результаты. в мембранных реакторах типа" контактор "и" распределитель " (Т=910°с), предназначенных для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, проводилось сравнение конверсии (сухого риформинга) метана и углекислого газа.

ABSTRACT

This paper presents the volume consumption of methane in reactors of various types designed for catalytic conversion in the presence of water vapor and carbon dioxide, as well as under the action of catalysts, conversion products, i.e. the content of IS gas and hydrogen, operating principles and results. in membrane reactors of the contactor and distributor types (T=910°c), designed for the catalytic conversion of methane in the presence of water vapor and carbon dioxide, as well as under the action of catalysts, the conversion (dry reforming) of methane and carbon dioxide was compared.

Ключевые слова: сухой риформинг, каталитическая мембрана, водяной пар, углекислый газ, преобразователь, реактор, контактор, экстрактор и распределитель, температура, риформинг.

Keywords: dry reforming, catalytic membrane, water vapor, carbon dioxide, converter, reactor, contactor, extractor and distributor, temperature, reforming.

Введение. После завершения испытаний в мембранном реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, мембранный катализатор охлаждали до комнатной температуры в потоке инертного газа (например, азота высокой чистоты), пассивировали и катализировали метан в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов выведен из реактора, предназначенного для переоборудования. Кроме того, для определения каталитической активности в измельченном виде мембранный катализатор измельчают до сечения < 0,8 мм и помещают в реактор, предназначенный для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов[1,2-5,13].

Экспериментальная часть. Если мембранный реактор, предназначенный для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, работает по принципу "экстрактора", то мембранный катализатор должен выполнять не только каталитические задачи, но и задачи разделения, так что это (Ni₂O₃)_x*(Co₂O₃)y*(ZrO₂)_Z*(MoO₃)_K/ SiO₂ выбраны катализаторы с плотным слоем катализатора, содержащего. Если мембранный реактор, предназначенный для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, работает по принципу "контактора", то мембранный катализатор должен обеспечивать интенсивный контакт реагирующих исходных веществ с катализатором и не выполнять задачи разделения. Если мембранный реактор, предназначенный для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, работает по принципу "распределителя", то мембранный катализатор должен иметь каталитические функции, при этом наличие разделительных функций не обязательно[12,14-15].

Рисунок 1. Зависимость скорости превращения метана и углекислого газа от расхода исходной смеси для процесса превращения метана в углекислый газ в реакторе типа "контактор" при различных температурах: а-880°с, б-910°С

На рисунке 1 показаны коэффициенты конверсии метана и углекислого газа, а также водородная специфичность процесса пароуглекислого конверсии (риформинга) метана в мембранном реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа и под действием катализаторов (CH₄: CO₂ =1:1) показано зависимость от скорости потока[13-14].

На рисунке 1 показаны степени изменения метана и углекислого газа, а также зависимость специфичности по водороду от объемного расхода исходной газовой смеси (CH₄: CO₂ =1:1) при выполнении процесса в реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана меблированного типа “Контактор” в присутствии водяного пара и углекислого газа и под действием катализаторов (880℃ и 910℃) иллюстрировано[13-15]. Преобразование продукты то есть содержание газа и водорода is показано в таблице 1 ниже.

Результаты и обсуждения

Если предположить, что скорость взаимодействия H₂ и CO₂ будет зависеть от концентраций газообразных веществ, вступающих в обе реакции, то чем больше порядок по углекислому газу, тем больше доля этой реакции, в результате чего снижается специфичность по водороду. По тем же причинам водородная специфичность увеличивается при повышении температуры с 880 ℃ до 910℃[13,14-15].

Таблица 1

Преобразование продукты т. е. содержание газа и водорода is

Размышляя о преимуществах использования мембранного реактора, предназначенного для каталитического превращения этого типа метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, следует отметить, что только основные показатели процесса пароуглекислого превращения (риформинга) метана предназначены для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов. аналоговые показатели для других типов реакторов это сопоставимо с[14-15].

Преобразование метана в углекислый газ в мембранном реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана типа" распределитель " в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов. Принцип использования мембранного катализатора в мембранном реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов в процессе превращения метана в углекислый газ, представлен на рисунке 2. Исходные (реагирующие) вещества доставляются с разных сторон мембранного катализатора, где они смешиваются и взаимодействуют в катализаторе, в то время как реакция продукты то есть газ ИС и водород, в то время как метан получают из источника[12,13-14].

Рисунок 2. Принцип действия мембранного катализатора в мембранном реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана типа" дистрибьютор " в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов

Таблица 2

Преобразование продукты т. е. содержание газа и водорода is

Преобразование (риформинг) метана в углекислый газ в мембранном реакторе, предназначенном для каталитического превращения метана типа” распределитель " в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов. Принцип использования мембранного реактора, предназначенного для каталитического превращения метана типа “дистрибьютор” в процессе углекислого преобразования метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов, описан на рисунке 2 (продукты преобразования, т. е. газ ИС и водородный состав, представлены в таблице 2) [13-15].

Рисунок 3. Зависимость скоростей превращения метана и углекислого газа от расхода реакционной смеси при температуре 910°С для мембранных реакторов, предназначенных для каталитического превращения различных видов метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов

Заключение. На рис.3 сравнивается конверсия (сухой риформинг) метана и углекислого газа в мембранных реакторах типа" контактор "и" распределитель " (Т=910°с), предназначенных для каталитического превращения метана в присутствии водяного пара и углекислого газа и под действием катализаторов. Как видно, скорость превращения углекислого газа практически одинакова для мембранных реакторов, предназначенных для каталитического превращения различного метана в присутствии водяного пара и углекислого газа, а также под действием катализаторов при всех скоростях потока исходных реагирующих веществ. Однако, если для реактора, предназначенного для каталитического превращения метана типа" Контактор "в присутствии водяного пара и углекислого газа и под действием катализаторов, это значение учитывает основные и побочные (H₂+CO₂) реакции, то для мембранного реактора, предназначенного для каталитического превращения метана типа" распределитель " в присутствии водяного пара и углекислого газа и под действием катализаторов, X Значения (CO₂) могут быть достигнуты только за счет увеличения доли процесса пароуглекислого превращения (риформинга) основного метана[10,14-15].

Список литературы:

1. Sun Y., Zhang G., Xu Y., Zhang Y., Yongkang Lv., Zhang R. Comparative study on dry reforming of methane over Co-M (M = Ce, Fe, Zr) catalysts supported on N-doped activated carbon // Fuel Processing Technology. – 2019. – V. 192. – P. 1–12.
2. Salvatore, D.; Berlinguette, C.P. Voltage Matters When Reducing CO₂ in an Electrochemical Flow Cell. ACS Energy Lett. 2019, 5, 215–220.
3. Orella, M.J.; Brown, S.M.; Leonard, M.E.; Román-Leshkov, Y.; Brushett, F.R. A General Technoeconomic Model for Evaluating Emerging Electrolytic Processes. Energy Technol. 2019, 1900994.
4. Halmann M., Steinfeld A. Hydrogen production and CO₂ fixation by flue-gas treatment using methane tri-reforming or coke/coal gasification combined with lime carbonation // Int. J. of Hydrogen Energy. – 2009. – V. 34. – P.  8061–8066.
5. Swirk K., Grzybek T, Motak M. Tri-reforming as a process of CO₂ utilization and a novel concept of energy storage in chemical products // E3S Web of Conferences 14, 02038 (2017). Energy and Fuels, 2016.
6. Song C. Tri-reforming: A New Process Concept for Effective Conversion and Utilization of CO2 in Flue Gas from Electric Power Plants // Am. Chem. Soc. Div. Fuel Chem. Prep. – 2000. –  V. 45(4). – P. 772 – 776.
7. Seifitokaldani, A.; Gabardo, C.M.; Burdyny, T.; Dinh, C.-T.; Edwards, J.P.; Kibria, M.G.; Bushuyev, O.S.; Kelley, S.O.; Sinton, D.; Sargent, E.H. Hydronium-Induced Switching between CO₂ Electroreduction Pathways. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3833–3837.
8. Dinh, C.T.; Burdyny, T.; Kibria, M.G.; Seifitokaldani, A.; Gabardo, C.M.; de Arquer, F.P.G.; Kiani, A.; Edwards, J.P.; De Luna, P.; Bushuyev, O.S.; et al. CO₂ electroreduction to ethylene via hydroxide-mediated copper catalysis at an abrupt interface. Science 2018, 360, 783–787.
9. FN Ibodullayevich NF Farxodovich, ON Rustamovich, NF Sobirovich // Ch4+ co2 mixture mechanism. ACADEMICIA: AN INTERNATIONAL MULTIDISCIPLINARY RESEARCH JOURNAL 2021/1, C 820-822.
10. Геращенко И. О. Эффективный метод получения синтез-газа паровой и пароуглекислотной конверсией метана: Дисс. канд. техн. наук./Российский Государственный университет нефти и газа им. ИМ Губкина //Москва. – 2012.
11. Иванайский Е. А. и др. Использование монооксида углерода при дуговой сварке низколегированных сталей //Ползуновский вестник. – 2019. – №. 3. – С. 107-111.
12. NR Ortiqov //Physical and chemical characteristics of synthesis gas molecular hydrocarbons. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. 2022, Tom-2, C 866-870.
13. Nurbek Ortikov1* , Normurot Fayzullaev 2 , Davron Hamidov1 , and Firdavsiy Buronov1//Study of methane carbonate conversion process in fixed catalyst layer in different membrane reactors. E3S Web of Conferences 402, 14013 (2023).
14. Ortikov Nurbek; Normurod Fayzullayev; Mansur Musayev; Kholmurod Saidmurodov; Zulfiya Ruziyeva // Dependence of the product yield in the conversion of methane to carbonate on the type of reactor intended for receiving synthesis gas by converting methane. AIP Conf. Proc. 3045, 060043 (2024).
15. Nurbek Ortikov, Normurod Fayzullayev, Yulduz Khidirova, Zulfiya Ruziyeva, Olimjon Panjiyev // Study of the kinetic laws of the conversion reaction of a mixture of water vapor, carbonate anhydrium and methane into synthesis gas. AIP Conf. Proc. 3045, 060044 (2024).