Плазменно-каталитические превращения углекислого газа и метана в условиях СВЧ-разряда

• Автор: Гущин, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Плазмохимические процессы конверсии углеводородного сырья

1.2 Плазмохимические процессы конверсии углекислого газа

1.3 Каталитические процессы получения синтез газа из метана.

Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание разработанной конструкции экспериментальной установки.

2.2 Методика обработки результатов

Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Моделирование процессов конверсии углекислого газа и метана.

3.1.1 Углекислотная конверсия метана
3.1.2 Конверсия углекислого газа.
3.2 Углекислотная конверсия метана в реакторе предложенной конструкции на электродах, изготовленных из различных металлов и сплавов.
3.3 Конверсия углекислого газа на электродах, изготовленных из различных металлов и сплавов.
3.4 Конверсия метана в смеси с аргоном на разработанной конструкции.
3.5 Получение ультрадисиереных порошков оксидов металлов.
3.6 Изучение структуры получаемых ультрадисперсных порошков
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


СО2 в глубинные скальные породы морского дна, в океанскую голщу на глубину, переработку в твердую блочную кислоту с затоплением ее на большую глубину с последующим газированием морской воды, подачу компримированного до - атм и охлажденного до примерно °С СО2 на морское дно на глубину около м, где находится наиболее плотная вода с постоянной температурой 4°С и достигается давление порядка 0 атм. В последнем случае СО2 сжижается и, имея большую, чем вода, плотность, остается на дне, где постепенно взаимодействует с морскими породами и карбонизирует их, переходя в твердое состояние. Известны предложения по использованию СО2 для синтеза сахаров, метанола, диметилов или пироуглерода, предназначенного для долгосрочного хранения в земле. Возрастание доли развивающихся стран в увеличение техногенных выбросов СО2 и снижение возможностей окружающей среды к его абсорбции, по мнению ведущих ученых уже в настоящее время сделали этот процесс необратимым. В связи с этим поиск принципиально новых эффективных методов снижения эмиссии углекислого газа за счет вовлечения его в технологические процессы становится чрезвычайно актуальным. Наряду с традиционными процессами особый интерес представляет углекислотная конверсия метана с получением синтез-газа. Промышленное применение данного процесса сдерживается высокими энергозатратами для компенсации высокой эндотермичности реакции, а также низкой стабильностью существующих катализаторов. Альтернативой этому процессу является прямое разложение СО2 до СО и О2 Расчеты показывают, что для его проведения требуются температуры выше °С и использование кат&чизаторов нового типа. Наряду с термокаталитическими процессами углекислотной конверсии метана большой интерес представляют плазменные процессы. Одно из главных требований к химическому процессу претендующему на внедрение в крупномасштабное производство, - обеспечить как можно более низкие затраты энергии на получение необходимого продукта. Это требование особенно важно для плазменной химии и металлургии, которые обычно имеют дело с очень энергоемкими процессами. Вопрос о балансе энергии и оптимуме энергетической эффективности плазмохимических процессов связан с исследованием механизмов физико-химических превращений в электрических разрядах. Механизмы химических реакций в плазме исключительно разнообразны. Один и тот же суммарный процесс в зависимости от ионизации, температуры электронов, давления, удельной энергонапряженности разряда и других его характеристик может осуществляться принципиально различным образом с существенно различающимися энергозатратами на получение продукта. В этом смысле важным оказывается выяснение таких механизмов физико-химических превращений, которые приводят к наибольшей энергетической эффективности процесса, а также поиск таких типов разряда и таких режимов их работы, когда эти механизмы реализуются. Для повышения КПД плазмохимических процессов необходимо, во-первых, обеспечить устойчивость продуктов по отношению к обратным реакциям и во-вторых, стимулировать селективные реакции со свсрхравновесным выходом без разогрева газа в целом. Все это позволяет рассматривать плазменно-каталитические технологии переработки углекислого газа и метана как весьма перспективные для утилизации техногенного углекислого газа с целью получения альтернативных топлив и полупродуктов нефтехимического синтеза. Цель и задачи исследования. СВЧ-разряда. Научная новизна. Показана возможность конверсии углекислого газа в монооксид углерода и кислород в условиях СВЧ-разряда, выявлены лимитирующие стадии процесса. Выявлена возможность получения ультрадисперсных порошков оксидов металлов и сплавов в плазме СВЧ-разряда в присутствии углекислого газа. Пракгическая ценность. Разработана простая в изготовлении конструкция плазменнокаталитического реактора конверсии газов с низкой энерго- и материалоемкостью и большим ресурсом работы. Полученные результаты легли в основу, проекта технологической схемы и технического задания для опытно-конструкторских работ ГК № . Федеральной целевой программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса на - годы*'. Разработан метод получения ультрадисперсных порошков на базе нанооксидов металлов, который может лечь в основу получения новых катализаторов процессов переработки нефти и нефтехимического синтеза.