Effect of pressure on the autoignition delay of methane–ethylene–air mixtures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The autoignition delays of stoichiometric methane–ethylene–air mixtures in the initial temperature range T0 = 760–1000 K and at a pressure P0 = 1 and 3 atm were determined experimentally by the method of autoignition in a static reactor and by kinetic modeling. It was found that increasing the pressure reduces the autoignition delay without changing the general nature of its dependence on the concentration of ethylene in the mixture. The effective activation energy of the autoignition delay of methane–ethylene–air mixtures within the measurement error weakly depends on pressure which is confirmed by kinetic calculations. The calculated values of the effective activation energy are in a good agreement with the experimental results.

About the authors

Kirill Ya. Troshin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: troshin@chph.ras.ru

Doctor of Science in Physics and Mathematics, Chief Researcher

Russian Federation, 4, Kosygin St., Moscow, 119991

Andrey A. Belyaev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: belyaevIHF@yandex.ru

Candidate of Science in Physics and Mathematics, Leading Researcher

Russian Federation, 4, Kosygin St., Moscow, 119991

Artem V. Arutyunov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Email: aarutyunovv@gmail.com

Candidate of Science in Physics and Mathematics, Researcher; Junior Researcher of the Faculty of Computational Mathematics and Cybernetics

Russian Federation, 4, Kosygin St., Moscow, 119991; Bldg. 52, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

Georgy A. Shubin

Moscow Institute of Physics and Technology

Email: shubin.ga@phystech.edu

Bachelor

Russian Federation, 9, Institutsky Lane, Dolgoprudny, Moscow Region, 141701

Aleksey V. Nikitin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: ni_kit_in@rambler.ru

Candidate of Science in Chemistry, Senior Researcher; Researcher

Russian Federation, 4, Kosygin St., Moscow, 119991; 1, Acad. Semenov Ave., Chernogolovka, Moscow Region, 142432

Vladimir S. Arutyunov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; Gubkin Russian State Oil and Gas University; Lomonosov Moscow State University

Email: arutyunov@chph.ras.ru

Doctor of Science in Chemistry, Professor, Chief Researcher; Chief Researcher; Professor; Professor of the Faculty of Fundamental Physical and Chemical Engineering

Russian Federation, 4, Kosygin St., Moscow, 119991; 1, Acad. Semenov Ave., Chernogolovka, Moscow Region, 142432; 65, Leninsky Ave., Moscow, 119991; 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

References

  1. Nikitin, A. V., K. Ya. Troshin, A. A. Belyaev, A. V. Arutyunov, A. A. Kiryushin, and V. S. Arutyunov. 2018. Gazomotornoe toplivo iz poputnogo neftyanogo gaza. Selektivnyy oksikreking tyazhelykh komponentov PNG [Gas motor fuel from associated petroleum gas. Selective oxycracing of heavier components of APG]. Oil Gas Chemistry 3:23–34. doi: 10.24411/2310-8266-2018-10301.
  2. Arutyunov, V., K. Troshin, A. Nikitin, A. Belyaev, A. Arutyunov, A. Kiryushin, and L. Strekova. 2020. Selective oxycracking of associated petroleum gas into energy fuel in the light of new data on self-ignition delays of methane-alkane compositions. Chem. Eng. J. 381:122706. doi: org/10.1016/j.cej.2019.122706.
  3. Baigmohammadi, M., V. Patel, Sh. Nagaraja, A. Ramalingam, S. Martinez, S. Panigrahy, A. A. E.-S. Mohamed, K. P. Somers, U. Burke, K. A. Heufer, A. Pekalski, and H. J. Curran. 2020. Comprehensive experimental and simulation study of the ignition delay time characteristics of binary blended methane, ethane, and ethylene over a wide range of temperature, pressure, equivalence ratio, and dilution. Energ. Fuel. 34:8808–8823. doi: 10.1021/acs.energyfuels.0c00960.
  4. Troshin, K. Ya., A. A. Belyaev, A. V. Arutyunov, A. V. Nikitin, and V. S. Arutyunov. 2020. Opredelenie zaderzhki samovosplameneniya metanoetilenovozdushnykh smesey [Determination of the autoignition delay of methane–ethylene–air mixtures]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 13(4):3–8.
  5. Troshin, K. Ya., A. V. Nikitin, A. A. Belyaev, A. V. Arutyunov, A. A. Kiryushin, and V. S. Arutyunov. 2019. Experimental determination of self-ignition delays of mixtures of methane with light alkanes. Combust. Explo. Shock Waves 55(5):526–533. doi: 10.15372/FGV20190502.
  6. Healy, D., D. M. Kalitan, C. J. Aul, E. L. Petersen, G. Bourque, and H. J. Curran. 2010. Oxidation of C –C alkane quinternary natural gas mixtures at high pressures. Energ. Fuel. 24(3):1521–1528.
  7. Combustion Chemistry Center at NUI Galway. Database mechanism of natural gas (including C ) oxidation. Available at: http://c3.nuigalway.ie/media/researchcentres/combustionchemistrycentre/files/mechanismdownloads/nc5_49_mech.dat (accessed August 14, 2020).
  8. Ranzi, E., A. Frassoldati, R. Grana, A. Cuoci, T. Faravelly, A. P. Kelley, and C. K. Law. 2012. Hierarchical and comparative kinetic modeling of laminar flame speeds of hydrocarbon oxygenated fuels. Prog. Energ. Combust. 38(4):468–501.
  9. Kee, R. J., F. M. Rupley, E. Meeks, and J. A. Miller. 1996. CHEMKIN III. Livermore, CA: Sandia National Laboratories. Technical Report No. SAND96-8216.
  10. Arutyunov, A. V., A. A. Belyaev, A. V. Nikitin, K. Ya. Troshin, and V. S. Arutyunov. 2019. Modelirovanie zaderzhek samovosplameneniya metanovozdushnykh smesey s dobavkami legkikh alkanov [Modeling of self-ignition delays of methane–alkane–air mixtures]. Goren.Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 12(3):14–20. doi: 10.30826/CE19120302.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».