ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА МЕТАНА НА КАТАЛИЗАТОРЕ NiO–CuO–Al2O3 С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Для процесса пиролиза метана на катализаторе NiO–CuO–Al2O3 получены кинетические параметры с помощью методов математического моделирования. Определены значения предэкспоненциального множителя и энергии активации для двух кинетических моделей, при которых расчетные значения адекватно описывают экспериментальные точки. Выполнена верификация математической модели. С помощью системы уравнений, позволяющей учитывать дезактивацию катализатора во времени, и проведенных численных расчетов найдены кинетические параметры процесса дезактивации: энергия активации Ed = 95 кДж/моль и величины k0d для различных значений порядка дезактивации d. Показано, что при математическом моделировании процесса каталитического пиролиза метана на катализаторе NiO–CuO–Al2O3 значения среднеквадратичной относительной погрешности не превышают 2.5–7.9% в высокотемпературной области 625–650°C, что делает возможным применение обеих кинетических моделей для численных расчетов.

Об авторах

Е. В Шелепова

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Email: shev@catalysis.ru
Новосибирск, Россия

Д. М Шивцов

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Новосибирск, Россия

С. Д Афонникова

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Новосибирск, Россия

Г. Б Веселов

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Новосибирск, Россия

Ю. И Бауман

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Новосибирск, Россия

И. В Мишаков

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Новосибирск, Россия

А. А Ведягин

ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

Новосибирск, Россия

Список литературы

  1. Amin A.M., Croiset E., Epling W. // Int. J. Hydrogen Energy. 2011. V. 36. № 4. P. 2904. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.11.035
  2. Abbas H.F., Wan Daud W.M.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 3. P. 1160. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.11.036
  3. Villacampa J.I., Royo C., Romeo E., Montoya J. A., Del Angel P., Monzón A. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 252. № 2. P. 363. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(03)00492-7
  4. Dussault L., Dupin J. C., Guimon C., Monthioux M., Latorre N., Ubieto T., Romeo E., Royo C., Monzón A. // J. Catal. 2007. V. 251. P. 223. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2007.06.022
  5. Cazaña F., Latorre N., Tarifa P., Labarta J., Romeo E., Monzón A. // Catal. Today. 2018. V. 299. P. 67. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.03.056
  6. Chesnokov V.V., Chichkan A.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. P. 2979. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.01.074
  7. Чесноков В.В. // Кинетика и катализ. 2022. T. 63. № 1. C. 77. https://doi.org/10.31857/S0453881122010014
  8. Vedyagin A.A., Mishakov I.V., Korneev D.V., Bauman Yu.I., Nalivaiko A.Y., Gromov A.A. // Hydrogen. 2021. V. 2. P. 122. https://doi.org/10.3390/hydrogen2010007
  9. Mishakov I.V., Bauman Yu.I., Streltsov I. A., Korneev D.V., Vinokurova O.B., Vedyagin A.A. // Resource-Efficient Technologies. 2016. V. 2. P. 61. https://doi.org/10.1016/j.reffit.2016.06.004
  10. Wang S., Tan K.H. // Eng. Struct. 2021. V. 238. Art. 112221. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112221
  11. Wang L., Aslani F. // Constr. Build. Mater. 2021. V. 273. Art. 121659. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121659
  12. Petukhova E.S., Fedorov A.L., Bauman Yu.I., Zdanovvich A.A., Mishakov I.V., Matsko M.A. // J. Phys: Conf. Ser. 2021. V. 1889. Art. 022089. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/2/022089
  13. Nanni F., Travaglia P., Valentini M. // Compos. Sci. Technology. 2009. V. 69. P. 485. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.11.026
  14. He S., Yang E.-H. // Cem. Concr. Compos. 2021. V. 119. P. 104019. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104019
  15. Веселов Г.Б., Шивцов Д.М., Афонникова С.Д., Мишаков И.В., Ведягин А.А. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 6. С. 857. https://doi.org/10.31857/S0453881123060199
  16. Ruiz-Cornejo J.C., Sebastián D., Lázaro M.J. // Rev. Chem. Eng. 2020. V. 36. P. 493. https://doi.org/10.1515/revce-2018-0021
  17. Zavarukhin S.G., Kuvshinov G.G. // Chem. Eng. J. 2006. V. 120. P. 139. https://doi.org/10.1016/j.cej.2006.03.004
  18. Abbas H.F., Daud W.M.A.W. // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. P. 12268. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.08.036
  19. Zavarukhin S.G., Kuvshinov G.G. // Chem. Eng. J. 2008. V. 137. P. 681. https://doi.org/10.1016/j.cej.2007.06.036
  20. Ammendola P., Chirone R., Ruoppolo G., Russo G., Solimene R. // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 2679. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.03.033
  21. Borghei M., Karimzadeh R., Rashidi A., Izadi N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. P. 9479. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.05.072
  22. Zavarukhin S.G., Kuvshinov G.G. // Appl. Catal. A: Gen. 2004. V. 272. P. 219. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.05.044
  23. Wang H.Y., Lua A.C. // Chem. Eng. J. 2014. V. 243. P. 79. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.12.100
  24. Demicheli M.C., Ponzi E.N., Ferretti O.A., Yeramian A.A. // Chem. Eng. J. 1991. V. 46. P. 129. https://doi.org/10.1016/0300-9467(91)87004-T
  25. Alstrup I., Tavares M.T. // J. Catal. 1993. V. 139. P. 513. https://doi.org/10.1006/jcat.1993.1045
  26. Nasir Uddin M., Wan Daud W.M.A., Abbas H.F. // Energy Convers. Manag. 2014. V. 87. P. 796. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.07.072
  27. Chen Q., Lua A.C. // Chem. Eng. J. 2020. V. 389. Art. 124366. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124366
  28. Мишаков И.В., Афонникова С.Д., Бауман Ю.И., Шубин Ю.В., Тренихин М.В., Серкова А.Н., Ведягин А.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 1. С. 110. https://doi.org/10.31857/S045388112201004X
  29. Shvitsov D.M., Veselov G.B., Afonnikova S.D., Ayupov A.B., Shubin Y.V., Bauman Y.I., Mishakov I.V., Shelepova E.V., Vedyagin A.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2025. V. 149. Art. 150082. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.150082
  30. Shelepova E.V., Maksimova T.A., Bauman Yu.I., Ayupov A.B., Mishakov I.V., Vedyagin A.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 82. P. 662. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.07.455
  31. Афонникова С.Д., Шишов Д.М., Веселов Г.Б., Аюпов А.Б., Бауман Ю.И., Мишаков И.В., Ведягин А.А., Шелепова Е.В. // Кинетика и катализ. 2025. Т. 66. № 4. С. 293–307.
  32. Pérez-Ramírez J., Berger R.J., Mul G., Kapteijn F., Moulijn J.A. // Catal. Today. 2000. V. 60. P. 93. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(00)00321-7

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).