Кинетическое моделирование влияния условий сопряженного окисления пропана и этилена на выход пропилена

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследование окисления пропан-этиленовых смесей методом численного кинетического моделирования позволило установить, что в температурном интервале 400–600 oC при увеличении конверсии пропана с ростом температуры селективность образования пропилена проходит через максимум, положение которого зависит от концентрации этилена в исходной смеси. Увеличение концентрации этилена в исходной смеси приводит к сокращению расхода пропана и увеличению селективности образования пропилена. Определены условия, при которых этилен, вводимый в исходную смесь, не расходуется в ходе процесса, поэтому формально в этом случае его можно рассматривать как катализатор, а процесс окисления пропана как протекающий в псевдокаталитическом режиме.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Д. Арсентьев

Институт химической физики им. А.Б. Налбандяна Национальной академии наук Республики Армения

Автор, ответственный за переписку.
Email: arsentiev53@mail.ru
Армения, Ереван

А. Г. Давтян

Институт химической физики им. А.Б. Налбандяна Национальной академии наук Республики Армения

Email: arsentiev53@mail.ru
Армения, Ереван

З. О. Манукян

Институт химической физики им. А.Б. Налбандяна Национальной академии наук Республики Армения

Email: arsentiev53@mail.ru
Армения, Ереван

Л. А. Тавадян

Институт химической физики им. А.Б. Налбандяна Национальной академии наук Республики Армения

Email: arsentiev53@mail.ru
Армения, Ереван

Л. Н. Стрекова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: arsentiev53@mail.ru
Россия, Москва

В. С. Арутюнов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: arsentiev53@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Curran H.J. // Proc. Combust. Inst. 2019. V. 37. P. 57; https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.06.054
  2. Zador J., Taatjes C.A., Fernandes R.X. // Prog. in Energy Combust. Sci. 2011. V. 37. P. 371; https://doi.org/ 10.1016/j.pecs.2010.06.006
  3. Arutyunov A.V., Troshin K.Ya., Nikitin A.V., Belyaev A.A., Arutyunov V.S. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1141. P. 012153; https://doi.org/10.1088/1742-6596/1141/ 1/012153
  4. Petersen E.L., Kalitan D.M., Simmons S., Curran H.J., Simmie J.M. // Proc. Combust. Inst. 2007. V. 31. P. 447; https://doi.org/10.1016/j.proci.2006.08.034
  5. Ramalingam A., Panigrahy S., Fenard Y., Curran H., Heufer K.A. // Combust. and Flame. 2021. V. 223. P. 361; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.10.020
  6. Di He, Yusong Yu, Yucheng Kuang, Chaojun Wang // Appl. Sci. 2021. V. 11. P. 4107; https://doi.org/10.3390/app11094107
  7. Sieradzka M., Rajca P., Zajemska M., Mlonka-Medrala A., Magdziarz A. // J. Cleaner Production. 2020. V. 248. 119277; https://doi.org/10.1016/j.jclepro. 2019.119277.
  8. Schuh S., Frühhaber J., Lauer T., Winter F. // Energies. 2019. V. 12. P. 4396; https://doi.org/10.3390/en12224396
  9. The San Diego Mechanism; https://web.eng.ucsd.edu/mae/groups/combustion/mechanism.html
  10. GRI-Mech 3.0 http://combustion.berkeley.edu/gri_mech/releases.html
  11. AramcoMech 3.0 http://c3.nuigalway.ie/combustionchemistrycentre/mechanismdownloads/
  12. NUIGMech1.1; http://c3.nuigalway.ie/combustionchemistrycentre/mechanismdownloads/
  13. Starik A.M., Titova N.S., Yanovskii L.S. // Kinet. Catal. 1999. V. 40. P. 7.
  14. Petrova M.V., Williams F.A. // Combust. Flame. 2006. V. 144. P. 526. https://doi.org/10.1016/J.COMBUSTFLAME.2005.07.016
  15. Konnov A.A. // Proc. 28-th Sympos. (Intern.) on Combust. Edinburgh, 2000. Abstr. Symp. Pap. P. 317.
  16. Koert D.N., Pitz W.J., Bozzelli J.W., Cernansky N.P. // Proc. 26th Sympos. (Intern.) on Pittsburg: The Combust. Inst., 1996. V. 26. P. 633; https://doi.org/10.1016/S0082-0784(96)80270-0
  17. Dagaut P., Cathonnet M., Boettner J.-C. // Int. J. Chem. Kinet. 1992. V. 24. № 9. P. 813; https://doi.org/10.1002/KIN.550240906
  18. Арсентьев С.Д., Тавадян Л.А., Брюков М.Г. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 11. С. 3.
  19. Давтян А.Г., Манукян З.О., Арсентьев С.Д., Тавадян Л.А., Арутюнов В.С. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 9. С. 47.
  20. Паланкоева А.С., Беляев А.А., Арутюнов В.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 6. С. 7; https://doi.org/ 10.31857/S0207401X22060097
  21. Piehl J.A., Zyada A., Bravo L., Samimi-Abianeh O. // J. Combust. 2018. Article ID 8406754; https://doi.org/ 10.1155/2018/8406754
  22. Erjiang Hu, Zhaohua Xu, Zhenhua Gao, Jiawei Xu, Zuo-hua Huang // Fuel. 2019. V. 256. 115933; https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115933
  23. Healy D., Kalitan D.M., Aul C.J., et al. // Energy Fuels. 2010. V. 24. P. 1521; https://doi.org/10.1021/ef9011005
  24. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Арсентьев С.Д. и др. // Хим. физика, 2015. Т. 34. С. 29; 10.7868/S0207401X15040147' target='_blank'>https://doi: 10.7868/S0207401X15040147
  25. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Стрекова Л.Н., Тавадян Л.А., Арутюнов В.С. // Хим. физика. 2015. Т. 34. № 3. С. 35.
  26. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Шаповалова О.В. и др. // Горение и взрыв. 2016. Т. 9. С. 83.
  27. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Арсентьев С.Д. и др. // Нефтехимия. 2016. Т. 6. С. 612; https://doi.org/10.7868/S0028242116060174
  28. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Арсентьев С.Д., и др. // Нефтехимия. 2020. Т. 60. С. 3; https://doi.org/10.31857/S002824212003017X
  29. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Шаповалова О.В., Стрекова Л.Н., Арутюнов В.С. // Хим. физика. 2016. Т. 35. № 12. С. 30.
  30. Алдошин С.М., Арутюнов В.С., Савченко В.И. и др. // Хим. физика 2021. Т. 40. № 5. С. 46; https://doi.org/ 10.31857/S0207401X21050034
  31. ANSYS Academic Research CFD. Лицензия ФИЦ ХФ РАН идентифицируется по Customer ID:1080307.
  32. Григорян Р.Р., Арсентьев С.Д., Манташян А.А. // Химия и хим. технология. ЕрГУ. 1983. № 2. C. 15.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинетические кривые расхода пропана (1, 2) и пропилена (3, 4), полученные экспериментально (1, 3) и при моделировании (2, 4). Смесь C3H8 : O2 : (Ar + + C3H6) состава 1 : 1 : (0.67 + 0.33), T = 360 °C, P = 270 Торр.

Скачать (133KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость конверсии пропана КС3Н8 (1, 2) и селективности образования пропилена SС3Н6 (3, 4) от температуры, полученная экспериментально (2, 3) и при моделировании (1, 4 ). Смесь C2H4 : C3H8 : O2 состава 4.5 : 8 : 1, P = 660 Торр.

Скачать (151KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость отношения начальной концентрации этилена к его конечной концентрации при окислении пропан-этиленовой смеси от начальной концентрации этилена и температуры процесса: 1 — 400 °С, 2 — 450 °С, 3 — 500 °С, 4 — 550 °С, 5 — 600 °С. Смесь C3H8 : O2 : (C2H4 + N2) состава 10 : 10 : 5, P = 1 атм.

Скачать (147KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расчетная зависимость конверсии пропана КС3Н8 от температуры для различных концентраций этилена в смеси C3H8 : O2 : (C2H4 + N2) состава 10 : 5 : 5 при P = 1 атм: 1 — [C2H4]0 = 0, 2 — 5, 3 — 10, 4 — 15, 5 – 25 мольн. %.

Скачать (145KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Расчетная зависимость селективности образования пропилена КС3Н8 от температуры для различных концентраций этилена в смеси C3H8 : O2 : (C2H4 + N2) состава 10 : 5 : 5 при P = 1 атм: 1 — [C2H4]0 = 0, 2 — 5, 3 – 15, 4 — 25 мольн. %.

Скачать (142KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Относительная скорость отдельных стадий, которые вносят вклад в изменение концентраций пропилена (а) и этилена (б), рассчитанная в момент достижения максимальной концентрации пропилена в смеси C3H8 : O2 : (C2H4 + N2) состава 10 : 5 : (5 + 0) при Т = 500 °С.

Скачать (659KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024