Integrated Scheme of Natural Gas Usage with Minimum Production of Entropy

Authors

  • Michael S. Granovskii,

    Corresponding author
    1. Division of Chemical Technology, Chemistry Department of Moscow State University, GSP-3, Lenin Hills, Moscow, 119899, Russia
    • Division of Chemical Technology, Chemistry Department of Moscow State University, GSP-3, Lenin Hills, Moscow, 119899, Russia
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  • Mikhail S. Safonov,

    1. Division of Chemical Technology, Chemistry Department of Moscow State University, GSP-3, Lenin Hills, Moscow, 119899, Russia
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  • Sergey B. Pozharskii

    1. Division of Chemical Technology, Chemistry Department of Moscow State University, GSP-3, Lenin Hills, Moscow, 119899, Russia
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Abstract

Three schemes of the gas turbine cycle have been analyzed from the point of view of the second law of thermodynamics: the conventional gas turbine cycle, where natural gas (methane) is oxidized by air; a closed gas turbine cycle, in which methane is oxidized by oxygen; and a proposed gas turbine cycle, in which the methane is first converted to synthesis gas (a mixture of carbon oxide and hydrogen), then part of the synthesis gas is oxidized by oxygen for electric energy generation while the rest is withdrawn from the power cycle for production of methanol, ether, synthetic fuel, etc. It has been shown that the third integrated scheme of natural gas usage provides minimum entropy increase as well as suppression of toxic nitrogen oxides generation in combustion products. Therefore, it could be considered as a prospective energy-saving technology.

Abstract

On a analysé trois schémas de cycle de turbine à gaz en fonction de la deuxième loi de la thermodynamique, soient : le cycle de turbine à gaz conventionnel, dans lequel le gaz naturel (méthane) est oxydé par l'air; un cycle de turbine à gaz fermé, dans lequel le méthane est oxydé par l'oxygène; et un nouveau cycle de turbine à gaz, dans lequel le méthane est d'abord converti en gaz de synthèse (un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène), puis dans lequel une partie du gaz de synthèse est oxydée par l'oxygène en vue de la production d'énergie électrique, le reste étant retiré du cycle énergétique pour la production de méthanol, d'éther, de combustible synthétique, etc. On montre que le troisième schéma intégré avec gaz naturel permet de minimiser l'augmentation d'entropie et de supprimer la production d'oxydes d'azote toxiques dans les produits de combustion. Ce schéma pourrait donc apparaître comme une technologie prometteuse permettant des économies d'énergie.

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