Получение водорода плазмохимическое

Успехи в области энергетики позволят совершенствовать электро- и термохимические процессы получения водорода, плазмохимические процессы окисления азота воздуха, использовать ядерную энергию в процессах конверсии и др. при условии их экономичности. [c.425]

Газификация в плазме - относится к селективным методам газификации. Первоначально, в силу высоких энергоемкости процесса и стоимости плазмотронов, способных обеспечить промышленные масштабы производства. Этот способ использовался для получения водорода - экологически чистого топлива. Промышленные установки плазмохимического получения водорода показали стабильность работы оборудования и характеризовались высокой экологической чистотой. [c.98]

Плазмохимические методы. Получение водорода методом СВЧ- [c.5]

Плазмохимические методы. Получение водорода методом СВЧ- и ВЧ-разрядов [c.420]

Плазмохимический процесс получения водорода диссоциацией сероводорода [c.421]

На современном этапе исследований такого типа плазмохимических методов получения водорода можно уже сделать заключение о высокой энергетической эффективности таких методов по отношению к затраченной электроэнергии, которая достигает 80 %. Далекая экстраполяция метода на установки большой мощности показывает, что наиболее вероятные затраты электроэнергии в этом случае будут составлять примерно 4,5— [c.423]

Рис. 2.21. Ограничение состава смеси и энергетическая эффективность получения водорода в плазмохимической системе СО2 — Н2О

Практические применения плазмы. Плазмохимические процессы заняли прочное место в ряде отраслей техники. Они применяются для нанесения металлических покрытий на различного рода изделия, в том числе из полимерных материалов, для получения металлов из оксидов, галидов, сульфидов, для синтеза тугоплавких карбидов, нитридов, оксидов, в форме порошков. Плазменная переплавка стали приводит к получению металла очень высокой прочности и большой долговечности. Плазменные методы отличаются высокой производительностью аппаратуры, но обычно требуют большой затраты энергии. В плазменных процессах, как правило, достигаются очень высокие температуры, которые создают возможности осуществления химических реакции с очень высокими скоростями и образования высокоактивных форм веществ. Особенно эффективно применение плазмы для получения свободных радикалов и атомов из молекул. Так, в тлеющем разряде можно практически полностью осуществить диссоциацию водорода на атомы при 800 К, в то время как при обычном нагревании до этой температуры равновесная смесь содержит лишь 10 % атомов. [c.252]

Наиболее экономически выгодным по сравнению с современным способом окислительного пиролиза является метод получения ацетилена из метана в плазменной струе водорода. Разложение метана плазмохимическим методом протекает полнее, содержание ацетилена в газе оказывается более высоким. Вредные для процесса газы СО и СО2 при этом не образуются. [c.17]

Плазмохимические процессы легко управляемы они хорошо моделируются и оптимизируются. В промышленном и полупромышленном масштабах реализованы многие плазмохимические процессы получение ацетилена и технического водорода из природного газа получение ацетилена, этилена и водорода из углеводородов нефти производство синтез-газа для получения винилхлорида получение пигментной двуокиси титана и других продуктов химической промышленности. [c.387]

В литературе описаны плазмохимические процессы получения карбидов урана, кальция, титана. Карбиды различных металлов могут быть получены восстановлением в плазме водорода из хлоридов в присутствии галогенсодержащего углеводорода. Изучается и отрабатывается процесс получения карбида кремния в азотной плазме из кремнезема и пропан-бутановой газовой смеси. [c.56]

Использование плазмохимических процессов дает возможность осуществить эндотермические превращения, равновесие которых сильно смещено в сторону заданных целевых продуктов лишь при очень высокой температуре (10 —10 К). К таким процессам относятся прямой синтез N0 получение ацетилена из метана и бензина прямой синтез дициана получение цианистого водорода из азота и углеводородов синтезы разнообразных соединений фтора и т. п. [c.11]

В настоящее время плазмохимические методы в ограниченных масштабах применяются в промышленности. Тем не менее необходимо учитывать следующие их достоинства высокий выход ацетилена из сырья более высокая концентрация ацетилена в газе пиролиза и меньшее количество побочных продуктов и гомологов ацетилена, чем при других методах возможность получения в виде побочного продукта водорода концентрацией 98—99% возможность переработки различных видов сырья, начиная от газообразного и кончая нефтью. [c.203]

В настоящее время плазмохимические методы применяются в промышленности в ограниченном масштабе. Тем не менее необходимо учитывать их следующие достоинства значительный выход ацетилена более высокую концентрацию ацетилена в газе и меньшее количество побочных продуктов и гомологов ацетилена возможность получения (в виде побочного продукта) 98—99%-ного водорода возможность переработки различного сырья (от газообразных углеводородов до сырой нефти). [c.179]

Для нашей страны в зависимости от конкретных условий экономичность того или иного процесса производства ацетилена может быть разной. В районах с дешевыми электроэнергией и топливом при отсутствии природного газа предпочтение должно быть отдано карбидному методу, а в районах добычи природного газа— окислительному пиролизу. Процесс электрокрекинга при существующем уровне цен на электроэнергию считают неперспективным. Сопоставление. различных методов получения ацетилена из метана показало [1] более высокую эффективность плазмохимического способа, при котором себестоимость ацетилена составляет 65% от его себестоимости при окислительном пиролизе. Экономика плазмохимического метода определена с учетом получения высококонцентрированного водорода. По мнению авторов расчета [1], окислительный пиролиз представляется экономичным только при условии исполь- [c.185]

Получение ацетилена и технического водорода из природного газа. Наиболее исследованным оказался плазмохимический процесс получения ацетилена кре- [c.231]

В случае проведения плазмохимических реакций с использованием в качестве реагентов конденсированных веществ наблюдается сильное взаимное влияние факторов, связанных с протеканием химических процессов и процессов тепло-и массообмена. В работе [92] предложена математическая модель, описывающая поведение частиц, введенных в плазменную струю при этом были сделаны следующие основные допущения порошок по сечению канала анодного сопла распределен равномерно, температура и скорость газа по сечению канала распределены равномерно, частицы порошка и.меют сферическую форму, температура по сечению частиц постоянна. Для получения более общих представлений о поведении конденсированных частиц в плазменной струе были рассмотрены некоторые системы газ — материал, которые представляют крайние случаи сочетания теплофизических свойств аргон—вольфрам, водород—трехокись вольфрама. Результаты расчетов позволили исследовать динамику изменения температур частиц и газа, их скоростей, коэффициента теплоотдачи, размеров частиц и степени их испарения в зависимости от начальной температуры струи, размеров и расходов порошка, теплофизических свойств плазмообразующего газа и реагента. Было показано, что на степень перехода в газовую фазу в каждой рассматриваемой системе газ — материал сильно влияет начальная температура потока плазмы и размер частиц. [c.235]

Если сопоставить характеристики описанных процессов и реакций, проводимых в пламени, то можно обнаружить между ними определенное сходство. Прежде всего, многие из осуществляемых в пламени процессов (крекинг метана, получение хлористого водорода и др.) можно проводить и в плазме. Очевидно, что ограничения в отношении возможности проведения того или иного процесса в пламенном реакторе относятся и к плазмохимическим реакциям. Плазма — мощный источник тепла, и в плазмотроны не нужно вводить тепло, как это делается в пламенных реакторах (например, при восстановлении гексафторида урана водородом — за счет тепловыделяющих добавок). [c.341]

Результаты экспериментального изучения плазмохимических процессов получения ацетилена и технического водорода и ацетилена, этилена и технического водорода. В настояш,ее время изучен плазмохимический пиролиз многих углеводородов и их технических смесей, представляющих практический интерес. Нами исследован пиролиз пропан-бутановой фракции [32], -гептана [32], бензинов с концом кипения 165 и 200° С [32, 34], газоконденсатов [41], газойля [34,42], нефти Ишимбаевского месторождения [34, 42] и в литературе описаны пиролиз метана [И, 30, 43, 44, 228, 232] природного газа различных составов [11, 45], пропана [ 30, 45], пропилена [45], т -гептана [48], бутадиена [46], циклогексана [46], бензинов [46—493, сырых нефтей нескольких месторождений [45, 49— [c.237]

Плазмохимический метод получения водорода предложен советскими учеными [14 130]. В качестве примера приведем двухстадийный процесс, включаюнщй плазмохимическую реакцию [c.154]

В газе, полученном в плазмохимическом пиролизе, после закалки содержание С2Н2 будет зависеть от температуры и со-отнощения С Н. При увеличении С Н от 0,25 до 2,5 содержание С2Н2 растет с 12% до 42% при изменении температуры от 3200 до 4000 К. Затраты энергии на получение 1 кг ацетилена велики и зависят от давления. Они составляют 19,8 кВт-ч при —0,1 МПа и —3200 К и 11,8 кВт-ч при 1,5 МПа и 3400 К-Расчетные значения концентрации ацетилена удовлетворительно согласуются с экспериментальными, полученными на установках с дугой высокой интенсивности из графита и водорода и графита и метана. Однако они существенно отличаются от экспериментальных составов, полученных при плазмохимн-ческом пиролизе углеводородов. Это связано с тем, что за времена реакций не успевает произойти образование конденсированной фазы. [c.276]

Постоянно велись работы по определению экономической эффективности новых технологических процессов, разрабатываемых в Институте. В их числе процессы термического и плазмохимического пиролиза различных видов углеводородного сырья, производства высших жирных спиртов и продуктов их переработки (поверхностно-активные вещества, амины), плазмохимиче-ской газификации твердых топлив, демеркаптанизации светлых нефтепродуктов, углекислотной газификации с целью получения водорода и синтез-газа. [c.62]

Получение водорода в неравновесных плазмохимических системах. Наиболее естественным способом получения водорода является прямое разложение водяного пара. Однако ряд физических ограничений, и в первую очередь высокая скорости колебагепьной релаксации молекул Н О, затрудняет реализацию этого способа. Поэтому рассмотрим дополнительно некоторые альтернативнь(е методы получения водорода, в частности, включающие предварительную стадию диссоциации СО] в плазме. [c.65]

Высокая энергонапряженность неравновесных плазмохимических систем и большая скорость газовых потоков через разряд определяют большую удельную производительность и, следовательно, низкую металлоемкость и оптимальные мессогаба-ритные характеристики плазмохимических реакторов. В этом отношв11ии в рамках атомно-водородной энергетики ллазмохимические методы получения водорода особенно интересны. По энергетической эффективности они близки к другим электри- [c.65]

Анализ продуктов проводили масс-спектрометрически и хроматографически. Продукты представляли собой водород и кислород в стехиометрическом соотношении. Одновременные измерения мощности, поглощаемые плазмой, потока газовой смеси Н2 — О2 и потока Н2О через реактор позволили определить плазмохимический КПД диссоциации и степень конверсии водяного пара в системе. Основная зависимость Т Е /), полученная в эксперименте для различных давлений, приведена на рис. 2.18. Сопоставление с результатами расчета показывает, что получение водорода в данном случае скорее всего обеспечивалось диссоциативным прилипанием. 8 пользу этого вывода, помимо положения порога зависимости Г (Еу), говорит также и факт увеличения энергетической эффективности по мере уменьшения при неизменном энерговкладе (уменьшение давления ведет к росту Е/р и Тд, что в конечном итоге приводит к увеличению доли энергии, расходуемой на диссоциативное прилипание, см. рис. 2.16). То, что достигнутый в описанном эксперименте предальный КПД (около 40%) все ниже теоретически максимального, можно объяснить тем, что степень ионизации в системе, по- идимому, была недостаточна высока для подавления ион-молекулярной реакции Н + Н2О Н2 + ОН [см. (2,130)]. Некоторое повышение электронной температуры в системе (путем повышения Е/р) позволило бы, по-видимому, повысить КПД в описанном эксперименте как за счет роста степени ионизации, так и благодаря увеличению доли энергии, локализуемой на диссоциативном прилипании электронов плазмы к молекулам Н2О. [c.70]

Получение водорода в неравновесных плазмохимических системах Н2О — С02-При прямом разложении перов Н2О в неравновесной плазме зозникают проблемы, связанные со степенью ионизации (2.124), (2.130) и с действием радикала ОН. Оба эти ограничения существенно смягчаются при добавлении в систему СО2 и продукта его разложения СО. Действительно, наличие в системе окиси углерода, приводит к [c.70]

Наряду с проведенным кратким сравнительным анализом различных разрядных схем следует заметить, что пока еще нельзя выделить конкретный тип разряда, в котором оптимальные условия протекания плазмохимических реакций реализуются наиболее просто. Тот факт, что наилучшие показатели по энергетической эффективности достигнуты в СВЧ-разрядах умеренного давления, еще не доказывает их исключительность, в особенности если речь идет о мощностях, превышающих 100 кВт. Возможно даже, что для каждого конкретного плазмохимического процесса придется создавать индивидуальные газоразрядные системы с оптимальными именно для этого процесса характеристиками. Тем не менее уже сейчас можно предположить, что организация в неравновесной плазме химических процессов, стимулируемых колебательным возбуждением реагентов электронами плазмы, позволяет при энергетической эффективности до 80% достигать производительности до 10 м /ч газа-продукта с 1 см активного объема плазмы. Такие характеристики эндоэргических процессов (в первую очередь получения водорода и окиси углерода), особенно по удельной производительности, намного превышают показатели альтернативных методов и позволяют решать с помощью нёравновес-ной плазмохимии ряд важных задач атомно-водородной энергетики и металлургии. [c.84]

Плазмохимические процессы можно использовать и для переработки более сложных продуктов, например отходов производств хлорорганических соединений (ди-и трихлорэтанов, хлористого этила, грег-бутилхлорида, дихлоризобутана, трихлоризобутилхлорида, трихлор-иэобутилена и др.) в струе смеси водорода и метана. В результате образуется смесь хлористого водорода с ацетиленом, которая может быть использована в производстве винилхлорида. Сопоставление плазмохимического метода получения винилхлорида из отходов хлорорганических производств с методом получения винилхлорида окислением этилена (фирма Куреха , Япония) показывает, что первый более экономичен вследствие резкого снижения стоимости сырья и затрат на получение и выделение полупродуктов и винилхлорида. [c.69]

Принципиальная схема плазменного агрегата для переработки жидких хлорорганпческих отходов представлена на рис. 1.6, Плазмообразующий газ (водород, азотоводородная смесь и др.) нагревается электрической дугой в плазмотроне 1 до 4000—5000 К. Образующаяся низкотемпературная плазма из сопла плазмотрона поступает в плазмохимический реактор 2, куда форсунками впрыскиваются хлорорганические отходы. При смешении отходов с плазмой происходит их испарение, термическое разложение (пиролиз) с получением олефпновых углеводородов, хлороводорода и технического углерода (сажи). Пиролизный газ подвергают скоростной закалке в закалочном устройстве 3. а затем о.хлаждают, очищают от сажи, осуществляют селективную очистку от гомологов ацетилена и углеводородов Сз и С4. Очищенный газ направляют на синтез хлорорганических продуктов [85]. Процесс является замкнутым, безотходным, рентабельным. Экономический эффект заключается в снижении себестоимости получаемых продуктов за счет использования неутнлизируемых отходов. [c.23]

Плазмохимическим превращениям в неравновесных условиях посвящен ряд работ. В тлеющем разряде изучено получение гидразина окисление азота диссоциация углекислого газа разложение этилена синтез синильной кислоты, образование озона восстановление тетрахлорида титана водородом и др. В СВЧ-разряде проводили такие процессы, как пиролиз алифатических углеводородов образование углеводородов из окиси углерода и водорода синтез соединений вида 5р40 получение хлора окислением хлористого водорода окисление сернистого ангидрида и др. [3]. [c.57]

Наряду с традиционными метода1ли получения технического углерода значительный интерес представляет продукт, полученный в проиессе плазмохимической переработки отходов хлорорганических производств. Указанный метод не имеет аналога в отечественной и зарубежной практике, разработка его проведена научной частью Стерлитамакского ПО "Каустик". Он основан на проиессе низкотемпературного разложения сырья в струе плазмообразующего газа (водорода или водорода с метаном), в результате чего получаются олефиновые углеводороды, хлористый водород и технический углерод, образующийся в основном, как поботный продукт. [c.120]

Существует 12 разных методов плазмохимического получения ацетилена. В отличие от других процессов этими методами можно перерабатывать различное сырье, начиная от метана и кончая сырой нефтью. Особенность процесса — использование для проведения пиролиза тепловой энергйи, выделяющейся при переходе атомарного водорода в молекулярный. Это достигается при смешении сырья с высокоперегретым атомарным водородом. Высокотемпературному распаду метана в плазме посвящено довольно много работ. В первую очередь к ним следует отнести обстоятельную монографию [219]. [c.202]

Энергетический баланс разложения метана в водородной плазме показал, что 45% всей затраченной энергии расходуется непосредственно на целевую реакцию (при окислительном пиролизе эта величина составляет 30—35%). При карбидном методе получения ацетилена расход электроэнергии на 1 т С2Н2 составляет 11 ООО кВт-ч, а при плазмохимических методах всего 5000—7000 кВт-ч. При плазменном пиролизе бензина в среде водорода выход ацетилена и этилена (в соотношении 55 45) составляет 55% (масс.) на сырье при расходе электроэнергии 4,6 кВт-ч на 1 кг смеси С2Н2+С2Н4 12], [c.177]

Из методов плазмохимического получения наиболее подробно изучен процесс взаимодействия хлоридов металлов с углеводородом в среде водорода. Термодинамические расчеты показывают 180], что карбиды ниобия и тантала легко образуются при высоких температурах и устойчивы соответственно до 3600 ( ЬС) и 4200 К (ТаС). Выше 2500 К они являются единственными компонентами конденсированной фазы, а степень переработки хлорида близка к 100 %. При температурах, меньших 2500 К, возможно образование конденсированного углерода, поэтому процесс желательно проводить выше указанного температурного предела с последуюп] ей закалкой продукта реакции до Т < 1100 К, когда в связи с развитием реакции метапообразовапия конденсированная фаза свободна от углерода. [c.319]

Прообразом современных плазмохимических процессов, использующих электродуговые генераторы плазмы, может слул ить процесс электрокрекинга природного газа. На рис. 1.2 представлен один из вариантов схемы электродугового плазмотрона-реактора для процесса электрокрекинга природного газа [7]. Дуга горит между стальными водоохлаждаемыми электродами 1 и 2 в вихревом потоке природного газа, вдуваемого через кольцо закрутки 3. Данное устройство позволило достигнуть довольно высоких уровней мощности (--1—2 МВт) при КПД 75—80%. Однако одно из основных требований к таким установкам не выполнялось — ресурс плазмотрона-реактора составлял всего лишь несколько часов, так как каналы его электродов забивались сажей. Аналогичный результат был получен при недавних полупромышленных испытаниях плазмотрона с двухсторонним истечением конструкции ИТМО АН БССР [8] мощностью 1 МВт. Этот плазмотрон, позволивший получить вполне удовлетворительные результаты в плазмохимическом процессе фиксации атмосферного азота, оказался непригодным для процесса получения ацетилена из природного газа. Как и в случае электрокрекинга, ресурс работы этого плазмотрона не превышал 10 ч вследствие забивки сажей электродных каналов. Все это — результат стремления удовлетворить двум противоречивым требованиям, а именно для поддержания горения дуги в совмещенном плазмотроне-реакторе необходимо нагреть рабочий газ до температуры 10 ° К, метан при такой температуре за времена — сек диссоциирует на элементы — углерод и водород в то же время этот же рабочий газ является и перерабатываемым сырьем в плазмохимическом процесса получения ацетилена и по требованиям этого процесса не должен нагреваться более 2000° К. [c.7]