Оптимізація технологічних параметрів процесу три-риформінгу метану на основі феномену консервативно збуреної рівноваги
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2024.307354Ключові слова:
оптимізація, комп’ютерне моделювання, оптимальне керування, три-риформінг метану, Matlab Optimization Toolbox, ресурсоефективність, екстремумАнотація
Розглянуто процес три-риформінгу метану та його перебіг за умови феномену консервативно збуреної рівноваги (CPE). Показано, що екстремум виходу цільового компоненту відбувається в певний момент часу, після чого концентрація повертається до свого рівноважного значення. Проведено математичне моделювання процесу, досліджено вплив таких факторів як тиск та температура на положення точки «надрівноважної» концентрації. Виконано порівняння програмних засобів для моделювання процесу за різних початкових умов. Сформульовано задачу оптимізації початкового складу суміші для процесу три-риформінгу метану з використанням CPE: визначено цільову функцію та обмеження, обрано метод розв’язання. Виконано програмну реалізацію задачі оптимізації на основі Optimization Toolbox Matlab. Результати досліджень свідчать про підвищення ефективності процесу (збільшення виходу цільового компоненту) та можливість реалізації оптимальних рішень у реальному часі, що відкриває перспективи для впровадження в існуючі системи керування та розробки систем прийняття рішень.
Посилання
Wilhelm D.J., Simbeck D.R., Karp A.D., Dickenson R.L. Syngas production for gas-to-liquids applications: technologies, issues and outlook // Fuel Process Technol. 2001. Vol. 71(1). P. 139–148.
Schmal M., Toniolo F.S., Kozonoe C.E. Perspective of catalysts for (Tri) reforming of natural gas and flue gas rich in CO2 // Appl. Catal. Gen. 2018. Vol. 568. P. 23–42.
Amin M.H., Patel J., Sage V., Lee W.J., Periasamy S., Dumbre D., et al. Tri-reforming of methane for the production of syngas: review on the process, catalysts and kinetic mechanism // Proceedings of the Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress, APCChE Inc. CHEMECA. 2015. P. 128.
Yoo J., Bang Y., Han S.J., Park S., Song J.H., Song I.K. Hydrogen production by tri-reforming of methane over nickel–alumina aerogel catalyst // J. Mol. Catal. Chem. 2015. Vol. 410. P. 74–80.
Dwivedi A., Gudi R., Biswas P. An improved tri-reforming based methanol production process for enhanced CO2 valorization // Int. J. Hydrog. Energy. 2017. Vol. 42(36). P. 23227–23241.
Chein R.-Y., Hsu W.-H. Analysis of syngas production from biogas via the tri-reforming process // Energies. 2018. Vol. 11(5). P. 1075.
Ghoneim S.A., El-Salamony R.A., El-Temtamy S.A. Review on innovative catalytic reforming of natural gas to syngas // World J. Eng. Technol. 2016. Vol. 4(1). P. 116–139.
Zel'dovich Ya.B. A proof of the uniqueness of the solution of the equations for the law of mass action // Zh. Fiz. Khim. 1938.
Zel'dovich Ya.B. Selected Works of Yakov Borisovich Zeldovich: Chemical Physics and Hydrodynamics. Princeton University Press, 2014.
Shapiro N.Z., Shapley L.S. Mass action laws and the Gibbs free energy function // J. Soc. Ind. Appl. Math. 1965. doi: https://doi.org/10.1137/0113020
Trishch V.R., Beznosyk Y.O., Constales D., Yablonsky G.S. Over-Equilibrium as a Result of Conservatively-Perturbed Equilibrium (Acyclic and Cyclic Mechanisms) // Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics. 2022. Vol. 47(1). P. 103-110. doi: https://doi.org/10.1515/jnet-2021-0036.
Trishch V.R., Yablonsky G.S., Constales D., Beznosyk Y.O. Conservatively perturbed equilibrium in multi-route catalytic reactions // Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics. 2023. Vol. 48(2). P. 229-241. doi: https://doi.org/10.1515/jnet-2022-0054.
Trishch V.R., Beznosyk Y.O., Yablonsky G.S., Constales D. The phenomenon of conservative-perturbed equilibrium in conditions different reactors // Bulletin of NTUU “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”. Series: Chemical Engineering, Ecology and Resource Conservation. 2021.
Trishch V.R., Beznosyk Y.O., Yablonsky G.S., Constales D. The phenomenon of conservative-perturbed equilibrium in multi-route catalytic systems // Bulletin of the National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”. Series: Chemical Engineering, Ecology and Resource Conservation. 2022. doi: https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2022.265360.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Віталій Русланович Тріщ, Дмитро Олександрович Ковалюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
