Исследование закономерностей газофазного некаталитического окисления смесей н-бутана с этиленом

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Исследовано термическое газофазное окисление смесей этилена с н-бутаном. Установлено, что при относительно низкой температуре 280оC, когда этилен сам по себе не окисляется, введение в исходную смесь добавок н-бутана активно вовлекает этилен в процесс окисления. С увеличением концентрации н-бутана в исходной смеси возрастают максимальные концентрации основных продуктов реакции: формальдегида, ацетальдегида, метанола, оксида этилена, оксида углерода, диоксида углерода, метана и водорода. С другой стороны, увеличение концентрации этилена в исходной смеси приводит к замедлению окисления н-бутана. При этом максимальные концентрации альдегидов, оксида углерода и особенно оксида этилена увеличиваются, а метанола, диоксида углерода, метана и водорода уменьшаются.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Михаил Джангирович Погосян

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

Author for correspondence.
Email: arsentiev53@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4750-8165

к.х.н.

Armenia, Ереван

Нарек Михайлович Погосян

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

Email: arsentiev53@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0913-2037

к.х.н.

Armenia, Ереван

Сергей Дмитриевич Арсентьев

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

Email: arsentiev53@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9146-3304

д.х.н.

Armenia, Ереван

References

  1. Arutyunov V.S. Direct Methane to methanol: foundations and prospects of the process. Elsevier, Amsterdam, 2014. Pp. vii–ix. ISBN 9780444632531. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63253-1.02001-8
  2. Arutyunov V.S., Magomedov R.N., Proshina A.Yu., Strekova L.N. Oxidative conversion of light alkanes diluted by nitrogen, helium or methane // Chem. Engineering J. 2014. V. 238. P. 9–16. https://doi.org/ 10.1016/j.cej.2013.10.009
  3. Lopez-Camara C.F., Saggese C., Pitz W.J., Shao X., Im H.G., Dunn-Rankin D. Reduced chemical kinetic model for CH4-air non-premixed flames including excited and charged species // Combustion and Flame. 2023. V. 253. ID 112822. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2023.112822
  4. Makaryan I., Salgansky E.A., Arutyunov V.S., Sedov I. Non-Catalytic partial oxidation of hydrocarbon gases to syngas and hydrogen: a systematic review // Energies. 2023. V. 16. № 6. ID 2916. https://doi.org/10.3390/en16062916
  5. Zhu L., Panigrahy S., Elliott S.N., Klippenstein S.J., Baigmohammadi M., Mohamed A.A.M., Hargis J.W., Alturaifi S., Mathieu O., Petersen E.L., Heufer A., Ramalingam A., Wang Z., Curran H.J. A wide range experimental study and further development of a kinetic model describing propane oxidation // Combustion and Flame. 2023. V. 248. ID 112562. https://doi.org /10.1016/j.combustflame.2022.112562
  6. Zou J., Jin H., Liu D., Zhang X., Su H., Yang J., Farooq A., Li Y. A comprehensive study on low-temperature oxidation chemistry of cyclohexane. II. Experimental and kinetic modeling investigation // Combustion and Flame. 2022. V. 235. ID 111550. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2021.111550
  7. Meziane I., Delort N., Herbinet O., Bounaceur R., Battin-Leclerc F. A comparative study of the oxidation of toluene and the three isomers of xylene // Combustion and Flame. 2023. V. 257. Part 2. P. 113046–113065. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2023.113046
  8. Martinez S., Baigmohammadi M., Patel V., Panigrahy S., Sahu A.B., Nagaraja S.S., Ramalingam A., Mohamed A.A. El-S., Somers K.P., Heufer K.A. Pekalski A., Curran H.J. An experimental and kinetic modeling study of the ignition delay characteristics of binary blends of ethane/propane and ethylene/propane in multiple shock tubes and rapid compression machines over a wide range of temperature, pressure, equivalence ratio, and dilution // Combustion and Flame. 2021. V. 228. № 3. P. 401–414. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2021.02.009
  9. Suzuki S., Pitz W.J. Fuel-rich oxidation of gasoline surrogate components in an atmospheric flow reactor // Combustion and Flame. 2023. V. 249. ID 112623. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2023.112623
  10. Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. Кинетические модели горения бензина // Химическая физика. 2023. T. 42. № 8. C. 12–26. ID 139924. https://doi.org/10.31857/S0207401X23080046
  11. Arsentev S.D., Davtyan A.H., Manukyan Z.H., Tavadyan L.A., Strekova L.N., Arutyunov V.S. Kinetic modeling of the effect of the conditions of conjugate oxidation of propane and ethylene on the yield of propylene // Russ. J. Phys. Chemistry B. 2024. V. 18. № 1. P. 125–131. https://doi.org/10.1134/S1990793124010020
  12. Zhang Z., Zhou L., Wang B., Chen X., Zhu Q., Pang W. Исследование термического крекинга и взаимодействия двухкомпонентной смеси н-декана и циклогексана // Нефтехимия. 2022. Т. 62. № 2. С. 248–263. https://doi.org/10.31857/S0028242122020071 [Zhang Z., Zhou L., Wang B., Chen X., Zhu Q., Pang W. Investigation on the thermal cracking and interaction of binary mixture of n-decane and cyclohexane // Petrol. Chemistry. 2022. V. 62. P. 411–424. https://doi.org/10.1134/S0965544122020013]
  13. Yin G., Xiao B., You J., Zhan H., Hu E., Huang Z. Experimental and kinetic modeling study on propane enhancing the laminar flame speeds of ammonia // Fuel Processing Technology. 2023. V. 247. P. 107779. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2023.107779
  14. Han X., Feng H., Lin R., Konnov A.A. A new correlation between diluent fraction and laminar burning velocities: example of CH4, NH3, and CH4 + NH3 flames diluted by N2 // Fuel. 2024. V. 364. P. 131108. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131108
  15. Аракелян Э.А., Арсентьев С.Д., Манташян А.А. Особенности окисления этан-этиленовых смесей // Нефтехимия. 1987. Т. 27. № 6. С. 776–779. [Arakelyan E.A., Arsentev S.D., Mantashyan A.A. Features of the oxidation of ethane-ethylene mixtures // Petrol. Chemistry. 1987. V. 27. № 6. P. 776–779]
  16. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Арсентьев С.Д., Стрекова Л.Н., Тавадян Л.А., Арутюнов В.С. Окислительный пиролиз пропана с добавками этилена // Нефтехимия. 2016. Т. 56. № 6. С. 612–616. https://doi.org/10.7868/S0028242116060174
  17. Погосян Н.М., Погосян М.Дж., Арсентьев С.Д., Тавадян Л.А., Стрекова Л.Н., Арутюнов В.С. Образование пропилена при сопряженном пиролизе пропана и этилена // Нефтехимия. 2020. Т. 60. № 3. С. 347–352. https://doi.org/10.31857/S002824212003017X [Pogosyan N.M., Pogosyan M.Dj., Arsentiev S.D., Tavadyan L.A., Strekova L.N., Arutyunov V.S. Propylene synthesis by copyrolysis of propane and ethylene // Petrol. Chemistry/ 2020/ V. 60. № 3. P. 316–320. https://doi.org/10.1134/S0965544120030172].
  18. Григорян Р.Р., Арсентьев С.Д., Манташян А.А. Термическое окисление этилен-пропиленовых смесей. Реакция эпоксидирования // Химическая физика. 1985. Т. 4. № 1. С. 75–78.
  19. Arsentiev S.D., Mantashyan A.A. Main reaction of peroxy radicals in the gas-phase oxidation of ethylene // Reaction Kinetics and Catalysis Letters. 1980. V. 13. № 2. P. 125–130. https://doi.org/10.1007/bf02074183
  20. Манташян А.А., Арсентьев С.Д. Исследование механизма термического газофазного окисления этилена. Часть 1 // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22. № 4. С. 898–902.
  21. Манташян А.А., Арсентьев С.Д. Исследование механизма термического газофазного окисления этилена. Часть 2 // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22. № 6. С. 1389–1393.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Kinetic flow curves of ethylene (1) and n-butane (2) in a mixture of C2H4 : O2 : n-C4H10 = 1 : 3 : 1 at P = 250 torr and T = 280°C

Download (70KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of ethylene (1), n-butane (2) and oxygen (3) flow rates on the concentration of n-butane in the initial mixture of C2H4 : O2 : (N2+n-C4H10) = 1 : 3 : 1 at P = 250 torr and T = 280°C. The flow rates were measured at the tenth minute of the experiment

Download (66KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Kinetic curves of accumulation of formaldehyde (1), acetaldehyde (2), methanol (3) and ethylene oxide (4) at P = 250 torr and T = 280°C in a mixture of C2H4 : O2 : n-C4H10 = 1 : 3 : 1

Download (75KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Kinetic curves of n-butane flow rate in mixtures (N2 + C2H4) : O2 : n-C4H10 = 1 : 3 : 1 with different initial concentrations of ethylene: 1 - 0, 2 - 7.24 × 10-7, 3 - 14.5 × 10-7 mol/cm3 at P = 250 torr and T = 280°C

Download (62KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences