Паровая конверсия изо-бутанола на Ni–Co катализаторах на основе биоуглей

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассчитаны равновесные показатели процесса паровой конверсии изо-бутанола: выход H2, селективности по углеродсодержащим газам, конверсия сырья. Показано, что расчетные данные в целом согласуются с литературными данными и экспериментальными значениями конверсии изо-бутанола, выхода изо-бутилового альдегида и высших алканов на Ni-Co катализаторах на основе биоуглей, полученных гидротермальной карбонизацией целлюлозы. В то же время наблюдается несовпадение экспериментальных и расчетных значений выхода H2, СО и СН4, что свидетельствует о недостижении равновесия в экспериментах по паровой конверсии изо-бутанола на данном катализаторе. Показано, что подача в реактор гомогенной смеси воды, изо-бутанола и этанола при 700°С позволяет повысить выход Н2 с 58 до 66% и конверсию воды с 58 до 76% по сравнению с паровой конверсией изо-бутанола в отсутствие этанола. Установлено, что добавление этанола позволяет значительно снизить коксообразование и при 900°С достичь выхода H2 и СО более 90%.

Об авторах

А. К. Осипов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

М. В. Куликова

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. Е. Кузьмин

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. Б. Куликов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. А. Владимиров

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. С. Локтев

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

Список литературы

  1. Агапкин А. М., Махотина И. А. Переработка сельскохозяйственных отходов: рынок органических удобрений и производство органических пищевых продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2021. Т. 3. С. 212-225. https://doi.org/10.36107/spfp.2021.221
  2. Kaur P., Kaur G. J., Routray W., Rahimi J., Nair G. R., Singh A. Recent advances in utilization of municipal solid waste for production of bioproducts: A bibliometric analysis // Case Stud. Chem. Environ. Eng. 2021. V. 4. ID 100164. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2021.100164
  3. Molino A., Chianese S., Musmarra D. Biomass gasification technology: The state of the art overview //j. Energy Chem. 2016. V. 25. N 1. P. 10-25. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2015.11.005
  4. Isa K. Md., Snape C. E., Uguna C., Meredith W. High conversions of miscanthus using sub- and supercritical water above 400 °C //j. Anal. Appl. Pyrolysis. 2015. V. 113. P. 646-654. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2015.04.014
  5. Арапова О. В., Чистяков А. В., Цодиков М. В., Моисеев И. И. Лигнин - возобновляемый ресурс углеводородных продуктов и энергоносителей (Обзор) // Нефтехимия. 2020. Т. 60. № 3. С. 251-269. https://doi.org/10.31857/S0028242120030041
  6. Нехаев А. И., Максимов А. Л. Получение ароматических углеводородов из биомассы. Обзор // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 1. С. 21-42. https://doi.org/10.31857/S0028242121010020
  7. Sarkodie S. A., Owusu P. A., Leirvik T. Global effect of urban sprawl, industrialization, trade and economic development on carbon dioxide emissions // Environ. Res. Lett. 2020. V. 15. N 3. ID 034049. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab7640
  8. Mendoza C. L., Sermyagina E., Saari J., Silva M., Cardoso M., Matheus G., Vakkilainen E. Hydrothermal carbonization of lignocellulosic agro-forest based biomass residues // Biomass Bioenergy. 2021. V. 147. ID 106004. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.106004
  9. Ogo S., Sekine Y. Recent progress in ethanol steam reforming using non-noble transition metal catalysts: A Review // Fuel Process. Technol. 2020. V. 199. ID 106238. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.106238
  10. Abhimanyu K. Yadav, Prakash D. Vaidya. A Review on butanol steam reforming for renewable hydrogen production //j. Indian Chem. Soc. 2023. V. 100. ID 101050. https://doi.org/10.1016/j.jics.2023.101050
  11. Дедов А. Г., Караваев А. А., Локтев А. С., Осипов А. К. Биоизо-бутанол - перспективное сырье для производства "зеленых" углеводородов и полупродуктов нефтехимии (обзор) // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 6. С. 716-736. https://doi.org/10.31857/S0028242121060198
  12. Zeng S., Zhang W., Li J., Lin Sh., Xu Sh., Wei Y., Liu Zh. Revealing the roles of hydrocarbon pool mechanism in ethanol-to-hydrocarbons reaction //j. Catal. 2022. V. 413. P. 517-526. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.07.002
  13. Stenina I., Yaroslavtsev A. Modern technologies of hydrogen production // Processes. 2023. V. 11. P. 56-90. https://doi.org/10.3390/pr11010056
  14. Bampos G., Karaiskos S., Ramantani T., Tsatsos S., Kyriakou G. Steam reforming of butanol-ethanol mixture for H2 production over Ru catalysts // Appl. Catal. A: General. 2023. V. 664. ID 119347. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2023.119347
  15. Dhanala V., Maity S. K., Shee D. Oxidative steam reforming of isobutanol over Ni/γ-Al2O3 catalysts: A Comparison with thermodynamic equilibrium analysis //j. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 27. P. 153-163. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.029
  16. Dhanala V., Maity S. K., Shee D. Roles of supports (γ-Al2O3, SiO2, ZrO2) and performance of metals (Ni, Co, Mo) in steam reforming of isobutanol // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 52522-52532. https://doi.org/10.1039/C5RA03558A
  17. Lee I. C., Clair J. G. St., Gamson A. S. Catalytic partial oxidation of isobutanol for the production of hydrogen // Int. J. Hydrog. Energy. 2012. V. 37. P. 1399-1408. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.09.121
  18. Ramos R., Abdelkader-Fernández V. K., Matos R., Peixoto A. F., Fernandes D. M. Metal-supported biochar catalysts for sustainable biorefinery, electrocatalysis, and energy storage applications: A Review // Catalysts. 2022. V. 12. P. 207-265. https://doi.org/10.3390/catal12020207
  19. Lee J., Kim K.-H., Kwon E. E. Biochar as a catalyst // Renew. Sust. Energ. Rev. 2017. V. 77. P. 70-79. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.002
  20. Berge N. D., Li L., Flora J. R. V., Ro K. S. Assessing the environmental impact of energy production from hydrochar generated via hydrothermal carbonization of food wastes // Waste Manage. 2015. V. 43. P. 203-217. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.04.029
  21. Liu W.-J., Jiang H., Yu H.-Q. Development of biochar-based functional materials: Toward a sustainable platform carbon material // Chem. Rev. 2015. V. 115. N 22. P. 12251-12285. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00195
  22. Lytkina A. A., Orekhova N. V., Ermilova M. M., Efimov M. N., Yaroslavtsev A. B., Belenov S. V., Guterman V. E. Bimetallic carbon nanocatalysts for methanol steam reforming in conventional and membrane reactors // Catal. Today. 2016. V. 268. P. 60-67. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016.01.003
  23. Куликова M. В., Осипов А. К., Пономарев С. А., Локтев А. С., Дедов А. Г. Ni,Co-катализаторы паровой конверсии изо-бутанола на основе биоуглей // Химия в интересах устойчив. развития. 2023. Т. 31. № 5. С. 559-567. https://doi.org/10.15372/KhUR2023499
  24. Roy B., Sullivan H., Leclerc C. A. Effect of variable conditions on steam reforming and aqueous phase reforming of n-butanol over Ni/CeO2 and Ni/Al2O3 catalysts //j. Power Sources. 2014. V. 267. P. 280-287. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.05.090

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023