Установки производства метанола модульного типа для промышленной декабонизации.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2022No3/45-54Ключевые слова:
обезуглероживание, установки производства метанола, моделирование химических реакций, вычислительная гидродинамика, горение, парциальное окислениеАннотация
Производство углеродосодержащих химических веществ является способом снижения содержания углерода в газовых выбросах. В частности, метанол (СН3ОН) можно получать из попутного нефтяного газа, который в настоящее время сжигается в факелах. Простые методы конверсии углеводородного газа в синтез-газ, такие как парциальное окисление метана, имеет смысл использовать для создания небольших модульных установок для непосредственной эксплуатации на нефтегазовых месторождениях. Pассматривается численное моделирование парциального окисления с учетом кинетики химических процессов и конструкции оборудования. В данной работе построено несколько моделей для описания парциального окисления природного газа воздухом - равновесная и полная трехмерная модели, которые учитывают явления переноса массы и энергии, а также химических превращений. Основной вывод сравнения моделей заключается в том, что полная численная модель достаточно хорошо предсказывает неполное окисление, а более простая равновесная модель — нет. В дальнейшем будут исследованы и представлены результаты численного моделирования кислородно-метановой конверсии.
Библиографические ссылки
Zero Routine Flaring by 2030. World Bank Initiative. Available at: thedocs.worldbank.org/en/doc/ -0400072021/zrf-initiative-text-list-map-98 (Dec13, 2021).
New Data Reveals Uptick in Global Gas Flaring. World Bank press release. Available at: www.world bank. org /en/news/press-release/2016/12/12/new-data-reveals-uptick-in-global-gas-flaring (Dec12, 2016).
Huang K., Fu J.S. A global gas flaring black carbon emission rate dataset from 1994 to 2012. Sci Data. 2016. Vol. 3, 160104 [electronic resource].
Vorob’ev A., Shchesnyak E. Associated Petroleum Gas Flaring:The Problem and Possible Solution. Proc. of the “14th International Congress for Applied Mineralogy - ICAM”, 2019, pp 227–230.
Rodin L. Compact Methanol Production at Oil and Gas Fields. Nowadays and development perspective. Proceeding of the “VII International Oil and Gas Conference”. NewFolk O&G CC. Lviv, Ukraine. 2021, pp.72.
Melnikov E.J. ed. Azotchik Handbook. Moscow Chemistry, 1986, 54 p. [in Russian]
Nestle F., et.al. Kinetic modelling of methanol synthesis over commercial catalysts: A critical assessment. Chem. Eng .J. 2020. Vol. 394, pp. 1 – 13.
ANSYS FLUENT 12.0 Theory Guide, Release 12.0 © ANSYS, Inc. 2009-01-23. Available at: www.afs. enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/main_pre.htm.
Smith G.P., Golden D.M., Frenklach M., et al. GRIMech 3.0. Available at: http://combustion.berke ley.edu/gri-mech/version30/text30.html.
Magnussen B.F. On the Structure of Turbulence and a Generalized Eddy Dissipation Concept for Chemical Reaction in Turbulent Flow. Proceeding of the “19th AIAA Aerospace Science Meeting”. St.Louis, Missouri, USA. 1981, pp.1 – 6.
Magnussen B.F. Modeling of NOx and soot formation by the Eddy Dissipation Concept. Int.Flame Research Foundation. Proceedings of “11th Task Leaders Meeting, IEA Working Party on Energy Conservation in Combustion”, Őrenäs, Glumslöv, Sweden, 1989. pp. 248 – 268.
Wang Y., Zeng H., Banerjee A., et al. Elementary reaction modeling and experimental characterization on methane partial oxidation within a catalyst-enhanced porous media combustor. Energy & Fuels. 2016. Vol.30 (9), pp. 7778 – 7785. doi:10.1021/acs.energyfuels.6b01624
Voloshchuk Y., Vascellari M., Hasse Ch., et al. Numerical study of natural gas reforming by non-catalytic partial oxidation based on the Virtuhcon Benchmark. Chemical Engineering Journal. 2017. Vol.327, pp. 307 – 319. doi:10.1016/j.cej.2017.06.061.
Yunus A. Çengel, Afshin J. Ghajar. Heat and Mass Transfer: Fundamentals & Applications. 5th edition. McGraw-Hill Education. 2015, 992 p.
The Future of Petrochemicals Towards more sustainable plastics and fertilisers. OECD/IEA, 2018. Available at: www.iea.org
Lu X., Wang T. Simulation of ash deposition behavior in an entrained flow coal gasifier. International Journal of Clean Coal and Energy. 2015. Vol.4, pp. 43 – 59.
