Получение синтез-газа из этанола: проблемы и перспективы лабораторного масштаба

Синтез-газ – смесь водорода и окиси углерода – является важнейшим сырьем для многих химических производств, обеспечивая, например, около 96% мирового производства водорода. В данной работе, проведенной коллективом ученых ФИЦ ПХФ и МХ РАН, исследовалась возможность получения синтез-газа из этанола методом частичного окисления. Эксперименты проводились в специальном реакторе – противоточном реакторе сгорания с движущимся слоем гранулированного теплоносителя. Этот подход позволяет эффективно управлять температурой процесса.

Эксперименты показали, что режим горения и конверсия этанола в синтез-газ существенно зависят от расхода топлива, воздуха и теплоносителя. Учеными были обнаружены два основных режима горения, отличающиеся температурой и составом образующегося газа. Интересно, что состав полученного синтез-газа значительно отклонялся от теоретически предсказанного, содержа при этом примеси метана и этилена.

Главным препятствием на пути к эффективному производству синтез-газа в данном исследовании, как выяснили ученые, стали значительные теплопотери в лабораторном реакторе. Эти потери оказались сопоставимы с тепловым эффектом реакции, что ограничило температуру горения и степень конверсии этанола. Увеличение скорости потока реагентов может частично компенсировать этот недостаток.

Полученные результаты подтверждают принципиальную возможность конверсии этанола в синтез-газ в подобной системе, однако для достижения промышленной эффективности необходимо существенно снизить теплопотери, например, путем оптимизации конструкции реактора. Коллектив ученых считает, что дальнейшие исследования должны быть направлены на приближение параметров процесса к термодинамическому равновесию, что позволит повысить выход целевого продукта и эффективность использования сырья.

Работа проведена коллективом Лаборатории технологического горения отдела Горения и взрывов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Сергей Дорофеенко, Дмитрий Подлесный, Евгений Полянчик, Марина Салганская, Максим Цветков, Леонид Яновский и Андрей Зайченко

Dorofeenko S., Podlesniy D., Polianczyk E., Salganskaya M., Tsvetkov M., Yanovsky L., Zaichenko A. // Conversion of ethanol to syngas by partial oxidation in a non-premixed moving bed reactor // Energies, V.17, N.23, p.6093, 3 December 2024, Q-1, IF = 3,0

https://doi.org/10.3390/en17236093

Синтез-газ – смесь водорода и окиси углерода – является важнейшим сырьем для многих химических производств, обеспечивая, например, около 96% мирового производства водорода. В данной работе, проведенной коллективом ученых ФИЦ ПХФ и МХ РАН, исследовалась возможность получения синтез-газа из этанола методом частичного окисления. Эксперименты проводились в специальном реакторе – противоточном реакторе сгорания с движущимся слоем гранулированного теплоносителя. Этот подход позволяет эффективно управлять температурой процесса.

Эксперименты показали, что режим горения и конверсия этанола в синтез-газ существенно зависят от расхода топлива, воздуха и теплоносителя. Учеными были обнаружены два основных режима горения, отличающиеся температурой и составом образующегося газа. Интересно, что состав полученного синтез-газа значительно отклонялся от теоретически предсказанного, содержа при этом примеси метана и этилена.

Главным препятствием на пути к эффективному производству синтез-газа в данном исследовании, как выяснили ученые, стали значительные теплопотери в лабораторном реакторе. Эти потери оказались сопоставимы с тепловым эффектом реакции, что ограничило температуру горения и степень конверсии этанола. Увеличение скорости потока реагентов может частично компенсировать этот недостаток.

Полученные результаты подтверждают принципиальную возможность конверсии этанола в синтез-газ в подобной системе, однако для достижения промышленной эффективности необходимо существенно снизить теплопотери, например, путем оптимизации конструкции реактора. Коллектив ученых считает, что дальнейшие исследования должны быть направлены на приближение параметров процесса к термодинамическому равновесию, что позволит повысить выход целевого продукта и эффективность использования сырья.

Работа проведена коллективом Лаборатории технологического горения отдела Горения и взрывов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Сергей Дорофеенко, Дмитрий Подлесный, Евгений Полянчик, Марина Салганская, Максим Цветков, Леонид Яновский и Андрей Зайченко

Dorofeenko S., Podlesniy D., Polianczyk E., Salganskaya M., Tsvetkov M., Yanovsky L., Zaichenko A. // Conversion of ethanol to syngas by partial oxidation in a non-premixed moving bed reactor // Energies, V.17, N.23, p.6093, 3 December 2024, Q-1, IF = 3,0

https://doi.org/10.3390/en17236093