Autothermal natural gas conversion and allothermal gasification of liquid and solid organic wastes by ultrasuperheated steam

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The technology of a pulsed-detonation gun for gasification of organic waste with ultrasuperheated steam has been experimentally demonstrated for the first time. The experiments on autothermal natural gas conversion as well as on the allothermal gasification of liquid (waste machine oil) and solid (sawdust) wastes by the products of pulsed detonation of natural gas – oxygen mixture at a pulse frequency of f=1 Hz were conducted. At such a frequency, the time-averaged mean temperature and absolute pressure of detonation products in a flow reactor attached to the gun were about 1200 K and 0.1 MPa, respectively. The technology of the pulsed-detonation gun was shown to provide complete (100%) conversion of natural gas in fuel-rich natural gas – oxygen mixture into syngas containing H2 and CO with an H2/CO ratio of about 1.25. Gasification of liquid and solid wastes led to the production of syngas containing up to 80 and 65 %(vol.) (dry basis) reactive components (H2, CO, and CH4) with H2/CO ratios of 0.8 and 0.5, respectively. Comparison of syngas compositions obtained in experiments with fuel-rich natural gas – oxygen mixtures and in experiments with gasification of liquid and solid wastes under the same conditions at f=1 Hz and 0.1 MPa showed that these compositions almost did not depend on the feedstock type.

Sobre autores

Sergey Frolov

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Autor responsável pela correspondência
Email: smfrol@chph.ras.ru

(b. 1959) — Doctor of Science in physics and mathematics, head of department, head of laboratory, N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; professor, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Victor Smetanyuk

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: smetanuk@chph.ras.ru

(b. 1978) — Candidate of Science in physics and mathematics, senior research scientist, N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; research scientist, Scientific Research Institute for System Analysis of the Russian Academy of Sciences

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Ilyas Sadykov

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: ilsadykov@mail.ru

(b. 1993) — research scientist

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Anton Silantiev

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: silantevu@mail.ru

(b. 1982) — research engineer

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Victor Aksenov

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Email: v.aksenov@mail.ru

(b. 1952) — Candidate of Science in physics and mathematics, senior research scientist, N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; associate professor, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Igor Shamshin

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: igor_shamshin@mail.ru

(b. 1975) — Candidate of Science in physics and mathematics, leading research scientist

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Konstantin Avdeev

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: kaavdeev@mail.ru

(b. 1971) — Candidate of Science in technology, leading research scientist

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Fedor Frolov

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: f.frolov@chph.ru

(b. 1981) — Candidate of Science in physics and mathematics, senior research scientist, N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Rússia, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Bibliografia

  1. Basu, P. 2010. Biomass gasification and pyrolysis: Practical design and theory. Burlington, NJ: Elsevier.
  2. Bain, R. L., and K. Broer. 2011. Gasification. Thermochemical processing of biomass: Conversion into fuels, chemicals and power. Ed. R. C. Brown. 1st ed. John Wiley & Sons. 47–77.
  3. Siwal, S. S., Q. Zhang, C. Sun, S. Thakur, V. K. Gupta, and V. K. Thakur. 2020. Energy production from steam gasification processes and parameters that contemplate in biomass gasifier — a review. Bioresource Technol. 297:122481.
  4. Frolov, S. M. 2021. Organic waste gasification: A selective review. Fuels 2:556–651. doi: 10.3390/fuels2040033.
  5. Frolov, S. M. 2021. Gazifikatsiya organicheskikh otkhodov ul’traperegretym vodyanym parom i dioksidom ugleroda [Gasification of organic waste with ultrasuperheated steam and carbon dioxide]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 14(3):74–97. doi: 10.30826/ CE21140308.
  6. Frolov, S. M., V. A. Smetanyuk, and S. A. Nabatnikov. 24.05.2018. Sposob gazifikatsii uglya v sil’no peregretom vodyanom pare i ustroystvo dlya ego osushchestvleniya [Method of gasification of coal in a highly overheated water vapor and device for its implementation]. Patent of Russian Federation No. 2683751 dated 01.04.2019 (WO2019/226074 A1 dated 28.11.2019).
  7. Frolov, S. M., V. A. Smetanyuk, K. A. Avdeev, and S. A. Nabatnikov. 26.02.2018. Sposob polucheniya sil’no peregretogo para i ustroystvo detonatsionnogo parogeneratora (varianty) [Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options)]. Patent of Russian Federation No. 2686138 dated 24.04.2019.
  8. Frolov, S. M., S. A. Nabatnikov, K. V. Diesperov, and E. R. Achildiev. 11.06.2020. Sposob obezzarazhivaniya letuchey zoly, obrazuyuscheysya pri szhiganii otkhodov i ustroystvo dlya ego osuschestvleniya [Method for decontamination of a fly ash formed during burning of wastes and a device for its implementation]. Patent of Russian Federation No. 2739241 dated 22.12.2020.
  9. Frolov, S. M., V. A. Smetanyuk, and S. S. Sergeev. 2020. Reactor for waste gasification with highly superheated steam. Dokl. Phys. Chem. 495(2):191–195. doi: 10.1134/S0012501620120039.
  10. Frolov, S. M., V. S. Aksenov, A. V. Dubrovskii, A. E. Zangiev, V. S. Ivanov, S. N. Medvedev, and I. O. Shamshin. 2015. Chemiionization and acoustic diagnostics of the process in continuous- and pulse-detonation combustors. Dokl. Phys. Chem. 465(1):273–278. doi: 10.1134/ S0012501615110019.
  11. Frolov, S. M., K. A. Avdeev, S. A. Nabatnikov, and K. D. Shulakov. 18.12.2019. Impul’sno-detonatsionnyy sposob polucheniya alkenov i alkinov i ustroystvo dlya ego realizatsii [Pulse-detonation method for producing alkenes and alkines and a device for its implementation]. Patent of Russian Federation No. 2744454 dated 09.03.2021.
  12. Frolov S. M., Basevich V. Ya., Aksenov V. S., Polikhov S. A. 2005. Optimization study of spray detonation initiation by electric discharge. Shock Waves 14:175–186.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».