Автотермическая конверсия природного газа и аллотермическая газификация жидких и твердых органических отходов ультраперегретым водяным паром

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые экспериментально продемонстрирована технология импульсно-детонационной пушки (ИДП) для газификации органических отходов ультраперегретым водяным паром (УПП). Проведены эксперименты по автотермической детонационной конверсии природного газа, а также по аллотермической газификации жидких (отработанного машинного масла) и твердых (древесных опилок) отходов продуктами детонации смеси природный газ – кислород при частоте детонационных импульсов f=1 Гц, обеспечивающей осредненную по времени среднемассовую температуру продуктов детонации в проточном реакторе на уровне 1200 К при среднем абсолютном давлении в реакторе на уровне 0,1 МПа. Показано, что технология ИДП может обеспечить полную (100%) конверсию природного газа в синтез-газ, содержащий H2 и СO с соотношением H2/CO≈1,25. При детонационной газификации жидких и твердых отходов суммарная объемная доля горючих газов (H2, СО и CH4) в получаемом синтез-газе составила 80 и 65 %(об.) с соотношениями H2/CO=0,8 и 0,5 соответственно. Сравнение составов синтез-газа, полученного в экспериментах с богатыми кислородными смесями природного газа без подачи отходов, а также с подачей жидких и твердых отходов, в одинаковых условиях при f=1 Гц показало, что состав синтез-газа, получаемого в детонационном конвертере отходов почти не зависит от типа сырья.

Об авторах

Сергей Михайлович Фролов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

Автор, ответственный за переписку.
Email: smfrol@chph.ras.ru

(р. 1959) — доктор физико-математических наук, заведующий отделом, заведующий лабораторией Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; профессор Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ"; ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Виктор Aлексеевич Сметанюк

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: smetanuk@chph.ras.ru

(р. 1978) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; старший научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Ильяс Александрович Садыков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: ilsadykov@mail.ru

(р. 1993) — научный сотрудник

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Антон Сергеевич Силантьев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: silantevu@mail.ru

(р. 1982) — инженер-исследователь

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Виктор Серафимович Аксёнов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

Email: v.aksenov@mail.ru

(р. 1952) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; доцент Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ"

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Игорь Олегович Шамшин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: igor_shamshin@mail.ru

(р. 1975) — кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им.  Н. Н. Семёнова Российской академии наук; старший научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Констатин Алексеевич Авдеев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: kaavdeev@mail.ru

(р. 1971) — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Федор Сергеевич Фролов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: f.frolov@chph.ru

(р. 1981) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им.  Н. Н. Семёнова Российской академии наук; старший научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Список литературы

  1. Basu P. Biomass gasification and pyrolysis: Practical design and theory. — Burlington, NJ, USA: Elsevier, 2010.
  2. Bain R. L., Broer K. Gasification // Thermochemical processing of biomass: Conversion into fuels, chemicals and power / Ed. R. C. Brown. — 1st ed. — John Wiley & Sons, 2011. P. 47–77.
  3. Siwal S. S., Zhang Q., Sun C., Thakur S., Gupta V. K., Thakur V. K. Energy production from steam gasification processes and parameters that contemplate in biomass gasifier — a review // Bioresource Technol., 2020. Vol. 297. P. 122481.
  4. Frolov S. M. Organic waste gasification: A selective review // Fuels, 2021. Vol. 2. P. 556–651. doi: 10.3390/fuels2040033.
  5. Фролов С. М. Газификация органических отходов ультраперегретым водяным паром и диоксидом углерода // Горение и взрыв, 2021. Т. 14. № 3. С. 74–97. doi: 10.30826/CE21140308.
  6. Фролов С. М., Сметанюк В. А., Набатников С. А. Способ газификации угля в сильно перегретом водяном паре и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации на изобретение № 2683751 от 01.04.2019. Приоритет от 24.05.2018.
  7. Фролов С. М., Сметанюк В. А., Авдеев К. А., Набатников С. А. Способ получения сильно перегретого пара и устройство детонационного парогенератора (варианты). Патент РФ № 2686138 от 24.04.2019. Приоритет от 26.02.2018.
  8. Фролов С. М., Набатников С. А., Диесперов К. В., Ачильдиев Е. Р. Способ обеззараживания летучей золы, образующейся при сжигании отходов, и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2739241 от 22.12.2020 г. Приоритет от 11.06.2020 г.
  9. Фролов С. М., Сметанюк В. А., Сергеев С. С. Реактор для газификации отходов сильно перегретым водяным паром // Докл. Акад. наук, 2020. Т. 495. С. 71–76. doi: 10.31857/S2686953520060151.
  10. Фролов С. М., Аксенов В. С., Дубровский А. В., Зангиев А. Э., Иванов В. С., Медведев С. Н., Шамшин И. О. Хемиионизационная и акустическая диагностика рабочего процесса в непрерывно-детонационных и импульсно-детонационных камерах сгорания // Докл. Акад. наук, 2015. Т. 465. № 1. С. 62–67.
  11. Фролов С. М., Авдеев К. А. Набатников С. А., Сметанюк В. А., Шулаков К. Д. Импульсно-детонационный способ получения алкенов и алкинов и устройство для его реализации. Патент РФ № 2744454 от 09.03.2021 г. Приоритет от 18.12.2019 г.
  12. Frolov S. M., Basevich V. Ya., Aksenov V. S., Polikhov S. A. Optimization study of spray detonation initiation by electric discharge // Shock Waves, 2005. Vol. 14. P. 175–186.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».