zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНИЙ ПІРОЛІЗ ВУГЛЕВОДНІВ У КИПЛЯЧОМУ ШАРІ

ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНИЙ ПІРОЛІЗ ВУГЛЕВОДНІВ У КИПЛЯЧОМУ ШАРІ

 

Манчук Н.М., Сімейко К.В.

Україна, м.Київ, Національний авіаційний університет

Богомолов В.О.

Україна, м.Київ, Інститут газу НАН України

 

В данній статті описується розробка Інституту газу НАН України, з осадження піровуглецю на частинках кварцового піску шляхом піролізу природного газу в реакторі з електротермічним киплячим шаром, з метою отримання «Сонячного кремнію».

 

В інституті газу НАН України проводяться роботи з осадження піровуглецю на частинках кварцового піску шляхом піролізу природного газу в реакторі з електротермічним киплячим шаром. Осаджений на частинках кварцового піску піровуглець може бути використаний в якості відновника при одержанні елементарного кремнію і карбіду кремнію.

Піровуглець - плівки вуглецю, які утворюються на нагрітих поверхнях у результаті термодеструкції речовин, які містять вуглець. Процес утворення піровуглецю можна розглядать як кристалізацію з газової фази на твердій поверхні. За температури~1427° К одержують двухмірно впорядкований піровуглець, при Т>1427° К утворюється впоряджено тримірний пірографіт. Розмір кристалліту при вищій температурі менший.

 У процесі розкладання газоподібного вуглеводню утворюються термодинамічно стійкі при цих температурах водень і вуглець, як і в реакції утворення технічного вуглецю (сажи). Экспериментально встановлено, що газоподібний водень значно зменшує швидкість осадження піровуглецю, тому при достатньо більшій довжині поверхні піровуглецю швидкості осадження можуть змінюватися за рахунок підвищення концентрації Н2 в реакційній масі. Утворення піровуглецю на твердій поверхні відбувається одночасно з утворенням технічного вуглецю, в об’ємі газової фази. Перебіг цих реакцій відбувається паралельно і є конкуруючими. Існує деяка гранична концентрація вуглеводнів (~3-15 об.%), вище якої вихід піровуглецю знижується, і зростає вихід технічного вуглецю. Значення цієї концентрації знижується зі зменшенням поверхні відкладення піровуглецю, збільшенням часу пребувания реагенту і реакційного об’єму. При нагріванні піровуглецю до 2227° К і вище він переходить в пірографіт.

Метою використання піровуглецю є одержання «сонячного кремнію» — кремнія з вмістом Si вище (99,999999 %мас.), з середніми значеннями часу життя нерівномістних носіїв і питомого електроопору (до 25мкс і до 10 Ом/см), використовується для виробництва фотоелектричних перетворювачей (сонячних батарей). Вміст кремнію у земній корі становить 29,5(% мас.) і перевищує вміст алюмінію в 3,35 рази. У Землі міститься 15,2(% мас.) кремнію, що відповідає фантастичній масі 90810 т. Сонячний кремній з чистотою 99,999999 ppmv коштує стільки ж, скільки уран для АЕС, хоча зміст кремнію в земній корі перевищує вміст урану в 100000 разів.

Серед відомих методів одержання сонячного кремнію домінує хлорсиланова технологія, розроблена ще близько 50 років тому, до цього часу практично не змінилася, зберігши всі негативні риси хімічних технологій 50-х років: висока енергоємність, низький вихід кремнію, екологічна небезпека. Але вже в 1974 році фірма "Сіменс" (Німеччина) і в 1985 році фірма "Елкем" (Норвегія), разом з компаніями США "Дау Корнінг" і "Ексон" розробили технологію одержання сонячного кремнію карботермичним відновленням особливо чистих кварцитів з виходом 10,8-11,8%.

Псевдозрідження (киплячий шар) - це процес, подібний до зріджування, в якому речовина, що складається із зернистих частинок, переводиться зі стану з властивостями, подібними до властивостей твердої маси, в стан з властивостями, подібними до властивостей динамічної рідини. Цей процес відбувається, коли рідина (краплинна рідина або газ) рухається вгору через зернистий матеріал.

Коли потік газу вводиться через дно суміші зернистого матеріалу, цей потік рухатиметься вгору через порожнечі між зернами матеріалу. При низьких швидкостях газу, сили аеродинамічного лобового опору кожного із зерен, діючі з боку потоку газу, також невеликі, і тому шар залишається у нерухомому стані. При збільшенні швидкості потоку газу сили аеродинамічного лобового опору, діючі на зерна, зростають і починають протидіяти силам гравітації, що змушує шар до збільшення його об'єму. Останнє обумовлене тим, що тверді зерна прагнуть рухатися один від одного. Подальше збільшення швидкості потоку призводить до того, що об'єм досягає деякого критичного значення, сили аеродинамічного лобового опору, що піднімають вверх зерна, стають рівними гравітаційним силам. Це приводить зерна до того, що вони "висять" в потоці газу або рідини. При критичному об'ємі шар має властивості рідини.

Перед надходження газу в киплячий шар визначили його склад на хроматографі Aglient 6850. Було проведено 5 вимірювань, після статистичної обробки Q= 0,5848, β=1,1146, S=0,0031, маємо наступний склад газ (табл.1.1).

Таблиця 1.1

Склад магістрального природного газу

Найменування

Фактичні результати аналізу газу,

% об’ємний

Метан

96,371

Етан

1,631

Пропан

0,597

ізо-Бутан

0,106

нео-Пентан

0,001

ізо-Пентан

0,050

н-Пентан

0,042

Гексан + вище

0,049

Кисень

0,002

Азот

0,736

Діоксд вуглецю

0,248

Механічні домішки г/м3

не визначались

Меркаптанова сірка г/м3

не визначалась

Сірководень г/м3

не визначався

Густина відносна

0,5813

 

Розрахуємо витрату газу.

                                               q=3600 wпсевд.F,                                                       (1.1)

де - q-витрата газу, wпсевд.- швидкість псевдозрідження, F - площа перерізу (7500 мм2).

                                                 wпсевд.= Reυ/d                                                        (1.2)

де -  Re – критерій Рейнольдса, υ- в’язкість газу(1,066*10-6 Па*с), d- діаметр частинок (0,35 мм).

                                        Re= Ar / 1400+5,22,                                                    (1.3)

де - Ar – критерій Архімеда.

                                        Ar = (gd3/ υ2)* ((ρм ρг )/ ρг ),                                           (1.4)

де - g- прискорення вільного падіння (9,8 м/с2) ,  ρг – густина газу (0,6562 кг/м3), ρм – густина яка здається.

                                                 ρм = Mm / Vm                                                                 (1.5)

де -  Mm – маса частинок (0,063 * 10-3 кг), Vm – об’єм частинок (0,096*10-3 м3)

Після проведення розрахунків витрата газу становила 19,224 м3/год.

Газ надходить в камеру з киплячим шаром з температурою від 1173 К до 1573 К, де в киплячому шарі зверху засипається кварцовий пісок, в результаті піровуглець осаджується на частинках кварцового піску (1.6), звідки і одержують чистий кремній.

                      SiO2 + 2C = Si + 2CO                                          (1.6)

Ефективність процесу осадження піровуглецю шляхом піролізу вуглеводневої сировини визначається коефіцієнтом використання вулецю (КВВ). КВВ коефіцієнт розраховуються як відношення маси осадженого піровуглецю до маси вуглецю, введеного в реакційний об’єм вуглеводнем, який подається на псевдозрідження.

Максимальне значення коефіцієнту використання вуглецю при осадженні піровуглецю в киплячому шарі кварцового піску шляхом піролізу природного газу в діапазоні температур 1173 – 1573 К становить 15,20%.

 

Список використаної літератури:

 

1.      Расчеты аппаратов кипящего слоя. / Под ред.. И.П. Мухленова, Б.С. Сажина, В.Ф. Фролова – Л: Химия, 1986. – 352 с.

2.      Гельперин Н. И., Айнштейн В. Г., Кваша В. Б. Основы техники псевдоожижения. - М: 1967. -664с.

3.      Likholobov V.A., Fenelonov V.B., Okkel L.G. et al. New Carbon-Carbonaceous Composites for Catalysis and Adsorption // React. Kinet. Catal. Lett. 1995. Vol. 54, № 2. - p. 381-411

4.      Богомолов В.А. Исследование осаждения пироуглерода на частицах в реакторе с электротермическим псевдоожиженным слоем. - Республиканский межведомственный сборник «Каталитическая конверсия углеводородов» Киев «Наукова думка» 1981 – с. 28-30.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info Идея сайта - Студия веб-дизайна Zinet