Экспериментальные исследования в обоснование технологии комплексной переработки органических отходов и природного газа в водород и углеродные материалы

• Автор: Хомкин, Константин Александрович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Введение.
ГЛАВА 1. Обзор современной литературы основные перспективы водородной энергетики, углеродные материалы в промышленности,

специфика использования отходов.

Водородная энергетика. Перспективы развития.

Новые технологии производства водорода

Национальные и международные программы, проекты и соглашения.

Углеродные материалы из природного газа.

Утилизация органических отходов.

Специфика утилизации древесных отходов

Переработка твердых бытовых отходов. Современные представления и

пути развития.

Выводы по разделу.
ГЛАВА 2. Теоретические основы процессов карбонизации органических материалов, пиролиза газа, объемного уплотнения пироуглсродом
пористых материалов.
Химический состав органического сырья. Древесина
Карбонизация древесины
Пиролиз природного газа.
Объемное уплотнение пироуглеродом.
Гранулированный пироуглерод.
Математическая модель пиролитического разложения природного газа в
пористой среде
Выводы по разделу.
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование процессов карбонизации древесины и пиролитического разложения природного газа в пористой среде при совместной термической переработке природного газа и органических материалов.
Постановка задачи.
Экспериментальная установка для изучения процессов совместной
переработки древесины и природного газа.
Система измерений.
Карбонизация древесины в среде аргона.
Пиролитическое разложение метана в пористой среде, сформированной
засыпкой древесного угля
Выводы по разделу.
ГЛАВА 4. Экспериментальная установка с непрерывным перемешиванием засыпки внутри реактора при совместной термической переработке
природного газа и органических материалов.
Постановка задачи.
9 Конструкция экспериментальной установка с качающимся реактором.
Система измерений.
Температурное поле внутри печи
Эксперимент.
Измерение плотности образцов углеродного материала на основе
древесины.
Погрешность определения плотности методом погружения
Основные физикотехнические свойства материалов, полученных на
х основе переработки древесины и технического углерода Т
Результаты рентгеноструктурного анализа образцов
Сравнение калорийности различных материалов на основе переработки
древесины.
Выводы по разделу.
ГЛАВА 5. Экспериментальное исследование процесса карбонизации
органического материала в среде восстановительных газов
Постановка задачи
Конструкция установки.
Экспериментальное исследование процесса карбонизации древесины в
среде восстановительных газов
А Результаты проведенных исследований
Выводы по разделу.
ГЛАВА 6. Рыночные перспективы технологии. Концепция производства.
Экономическая эффективность.
Оценка рынка новой технологии.
Металлургическая отрасль.
Техникоэкономическая концепция предприятия по совместной
переработке органических отходов и природного газа.
Оценка необходимых энергозатрат на производство, необходимых
температурных напоров.
Оценка экономической эффективности проекта по использованию
описываемой технологии в промышленности
Разработка схемы финансирования.
Выводы по разделу.
Заключение
Список использованной литературы


Конечно, углерод, используемый в промышленности, зачастую депонируется и окисляется в более отдаленный момент времени, однако данный вклад в наработки парникового газа уже не имеет отношения к энергетике там, где существует промышленная необходимость так или иначе перевести чистый углерод в двуокись, данный процесс будет осуществлен, и не важно, откуда взялся исходный углерод кокс это был, или продукт комплексной переработки природного газа. Однако в случае использования углерода из природного газа полезный ископаемый ресурс газ будет использован более рационально и эффективно, будет получена энергия и не будет окислен лишний углерод тот же кокс. Углерод естественного происхождения сбалансирован существует круговорот углерода в природе растения используют для своего развития двуокись углерода, с помощью фотосинтеза разделяя углерод и кислород. Затем, в конце своего жизненного цикла, растение погибает и гниет, медленно отдавая весь накопленный в себе углерод в виде двуокиси углерода. Любое использование человеком органического сырья, например древесины, это лишь депонирование углерода, перенос во времени момента превращения органики в двуокись углерода. Зачем бросать органический углерод, позволяя ему свободно окисляться, и параллельно использовать ископаемый кокс, так или иначе окисляя и его тоже Если промышленности необходим углерод, следует рассматривать все возможности для комплексного использования того углерода, который уже получен и может быть использован. В чистом виде органический материал, содержащий углерод, не всегда может быть использован зачастую необходимо выделение из органики чистого углерода, так называемого органического угля. Одним из источников органического материала, пригодного для извлечения из него углерода для промышленных нужд, являются отходы растительного происхождения различные пищевые, древесные отходы, продукты переработки органического материала, например косточки различных плодов, шелуха, скорлупа и т. Техногенная деятельность человечества неизбежно приводит к наработке различного рода отходов, в том числе органических углеродсодержащих, лишь часть которых удается благополучно переработать. Отходы это та часть сырья, которая отделяется в процессе обработки, как не соответствующая техническим условиям на изготовляемую заготовку, деталь или изделие. Отходы могут быть использованы в качестве основного сырья при изготовлении продукции другого вида или размера. Таким образом, используемые отходы представляют собой вторичное сырье или материал. Существует множество различных технологий получения из таких отходов полезных материалов. Газ низконапорных месторождений и попутный нефтяной газ также можно классифицировать как отходы сырье с неопределенными промышленными перспективами. Суть технологии заключается в осуществлении процесса объемного уплотнения органического угля углеродом, образующимся путем пиролиза природного газа, с одновременным выделением водорода. Под органическими отходами в первую очередь подразумеваются отходы лесозаготовительного и деревообрабатывающего производств. Если взглянуть на карту России, можно заметить, что и газовые месторождения и территории, где производится рубка леса и его распиловка, находятся не так далеко друг от друга в масштабах нашего государства, разумеется. Например, в Саратовской области, где сосредоточены речные, автомобильные и железнодорожные артерии, количество древесных отходов одно из самых больших в стране. В этом же регионе сосредоточено значительное количество низконапорных газовых месторождений. Таким образом, имеются все предпосылки для разработки технологии эффективной комплексной переработки органических отходов и природного газа в ценные для промышленности материалы, имеющие такие неоспоримые преимущества, как высокую прочность, высокую чистоту по углероду до , высокую плотность более 1 гсм3, и водород, пригодный для энергетического использования. Реализация данного процесса в промышленных масштабах позволит, в ближайшей перспективе, повысить эффективность использования ископаемых топлив, утилизируя газ низконапорных скважин и некоторое количество органических отходов, с одновременной выработкой тепла и, возможно, электроэнергии, а в долгосрочной перспективе данная технология может стать одним из способов выработки водородного топлива для нового поколения энергетических установок.