Тепловые эффекты окисления органических веществ в сверхкритической воде

• Автор: Псаров, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение Ц 0

ГЛАВА

Обзор основных результатов по исследованию процессов в сверхкрити-ческой воде

ГЛАВА

Экспериментальные установки и методики измерений

2.1 Установка для исследования конверсии углеводородов

2.2 Установка для исследования окисления углеводородов

2.3 Выбор материала реактора

2.4 Методика масс-спектрометрической диагностики продуктов реакции

2.5 Кинетические модели химических процессов

2.6 Термодинамические свойства неидеальных газовых смесей

2.7 Скорость растворения углеводородов в сверхкритической воде
2.8 Расчет равновесного состава продуктов
2.9 Выводы
ГЛАВА
Конверсия углеводородов в сверхкритической воде
3.1 Конверсия эйкозана в сверхкритической воде
3.1.1 Термическое разложение эйкозана
3.1.2 Продукты конверсии эйкозана
3.1.3 Анализ результатов конверсии эйкозана

3.1.4 Влияние кислорода на конверсию эйкозана
3.2 Конверсия нафталина в сверхкритической воде
3.2.1 Продукты конверсии нафталина
3.2.2 Анализ результатов конверсии нафталина
3.2.3 Влияние кислорода на конверсию нафталина
3.3 Конверсия тиофена в сверхкритической воде
3.3.1 Продукты конверсии тиофена
3.3.2 Анализ результатов конверсии тиофена
3.3.3 Влияние кислорода на конверсию тиофена
3.4 Конверсия гудрона в сверхкритической воде
3.4.1 Растворение гудрона
3.4.2 Термическое разложение гудрона
3.4.3 Продукты конверсии гудрона
3.4.4 Анализ результатов конверсии гудрона
3.5 Выводы

ГЛАВА
Окисление углеводородов в сверхкритической воде
4.1 Результаты исследования окисления углеводородов
4.2 Анализ результатов окисления углеводородов
4.2.1 Тепловой взрыв
4.2 2 Цепно-тепловой взрыв
4.2 3 Высокотемпературный цепно-тепловой взрыв 4 3 Выводы
Заключение
Литература
Технологии производства тепла, горючих газов и высокоэнтальпийных рабочих тел для парогазотурбинных установок с использованием сверхкритических жидкостей активно развиваются последнее десятилетие. Конверсия низкосортных топлив в сверхкритических жидкостях демонстрирует большую универсальность по сравнению с другими методами. Добавление кислорода при конверсии обеспечивает полное одностадийное окисление топлив с образованием безвредных продуктов и выделением неорганических соединений из раствора в виде газовых или твердых фаз без опасности загрязнения окружающей среды. Объектами конверсии и окисления в сверхкритических жидкостях могут быть практически любые низкосортные топлива: тяжёлые нефтяные остатки, угли, биоилы, бытовые отходы.
Термин сверхкритическое состояние относится к кривой сосуществования жидкой и газовой фаз. В критической точке различие между этими фазами исчезает. Если температура и давление превышают критические, то вещество называют сверх-критическим флюидом, отражая тот факт, что оно имеет свойства промежуточные между жидкой и газовой средой.
При переходе воды в сверхкритическое состояние (Т > 374°С, Р > 22 МПа) с увеличением температуры происходит разрушение водородных связей, ионное произведение воды уменьшается на порядки. При нормальных условиях (Т = 25°С, Р = 0,1 МПа) ионное произведение воды равно 10~и, в сверхкритической области ионное произведение равно Ю-20 (Т = 500°С, Р = 25 МПа) Диэлектрическая проницаемость при тех же условиях составляо1 соответственно 81 и 3,5 [1]. Изменение ионного произведения и диэлектрической проницаемости сверхкритической воды (СКВ) по сравнению с жидкой водой при нормальных условиях оказывает существенное влияние на свойства сверхкритической воды как растворителя и механизмы реакций Растворимос1ь большинсiва солей в СКВ становится пренебрежимо малой (~ 100 ррш), а ор1анических веществ и кислорода наоборот, становится неограниченной [1, 2]. Преобладающий при нормальных условиях ионный механизм реакций

—о 450°с —□ 500°С ---а 600°С - - • 660°С —■ 710°С —а 750°С
О 100 200 300 400 500
t, с
Рис. 3 9. Относи 1ельная концентрация бензола при конверсии эйкозана в СКВ в зависимости oi времени реакции для различных температур. Р = 30 МПа, СКВ.С2ОН42=1:0,033
—о 450°С
— □ 500°С —а 600°С
- - • 660°с
—■ 710°С --А 750°С
0 100 200 300 400 500

Рис. 3.10. Относшельная концентрация толуола при конверсии зйкозана в СКВ в зависимости от времени реакции для различных 1емператур Р = 30 МПа, СКВ С2„Н42=1:0

1,2

> °-8 ч
s 0,6
4 0,4 О
0,2

; // ^ ЧI
V '
-II

• Чч

"cFl
■ I I I I | ,п, I I I I I I