ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ
The main products of high-temperature pyrolysis of methane are carbon and hydrogen. Due to their unique physical and chemical properties, pyrocarbon and pyrographite can be used in various industries and energy. Hydrogen is an energy-efficient and environmentally friendly energy carrier. Despite the...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine
2018
|
| Online Zugang: | https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/318 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Thermophysics and Thermal Power Engineering |
Institution
Thermophysics and Thermal Power Engineering| _version_ | 1856543766968532992 |
|---|---|
| author | Simeiko, K.V. |
| author_facet | Simeiko, K.V. |
| author_sort | Simeiko, K.V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-12-15T17:29:29Z |
| description | The main products of high-temperature pyrolysis of methane are carbon and hydrogen. Due to their unique physical and chemical properties, pyrocarbon and pyrographite can be used in various industries and energy. Hydrogen is an energy-efficient and environmentally friendly energy carrier. Despite the large number of research works on methane pyrolysis, carrying out of this process in the electrothermal fluidized bed (ETFB) is not studied enough.
The purpose of the study is to determine the thermophysical characteristics of the process of methane pyrolysis (the main products of the reaction are hydrogen and pyrocarbon) in reactors with different types of ETFB.
The temperature of the complete disposition of methane to carbon and hydrogen is 800 K. This value is based on the thermodynamic calculations.
A laboratory and a pilot plant with a different type of ETFB have been created for this process.
Experimental studies of the process of methane pyrolysis had been carried out on these plants and experimental data were compared with the calculations.
The method which allows to determine the amount of precipitated carbon has been developed. It is based on the gas analysis data. Nusselt's criterion for different types of reactors with ETFB has been calculated.
It was showed that electrothermal heating of a fluidized bed of conductive particles is much more efficient than the external electric heating of a fluidized bed. This result is based on previous researches. It is explained by the direct influence of the plasma of microcircuits and by advantages of heat generation directly in the middle of the fluidized bed.
Taking into account the obtained results and the specifics of the application of the pyrocarbon coating on dielectric materials, a scheme of a reactor with ETFB, which allows to use both external heating and classical ETFB at the same time, has been developed. |
| first_indexed | 2025-12-17T13:55:18Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-318 |
| institution | Thermophysics and Thermal Power Engineering |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T13:55:18Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-3182018-12-15T17:29:29Z RESEARCH THERMAL CHARACTERISTICS OF THE PROCESS OF PYROLYSIS OF METHANE IN THE ELECTROTHERMAL FLUIDISED BED ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА МЕТАНА В ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОМ ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ Simeiko, K.V. The main products of high-temperature pyrolysis of methane are carbon and hydrogen. Due to their unique physical and chemical properties, pyrocarbon and pyrographite can be used in various industries and energy. Hydrogen is an energy-efficient and environmentally friendly energy carrier. Despite the large number of research works on methane pyrolysis, carrying out of this process in the electrothermal fluidized bed (ETFB) is not studied enough. The purpose of the study is to determine the thermophysical characteristics of the process of methane pyrolysis (the main products of the reaction are hydrogen and pyrocarbon) in reactors with different types of ETFB. The temperature of the complete disposition of methane to carbon and hydrogen is 800 K. This value is based on the thermodynamic calculations. A laboratory and a pilot plant with a different type of ETFB have been created for this process. Experimental studies of the process of methane pyrolysis had been carried out on these plants and experimental data were compared with the calculations. The method which allows to determine the amount of precipitated carbon has been developed. It is based on the gas analysis data. Nusselt's criterion for different types of reactors with ETFB has been calculated. It was showed that electrothermal heating of a fluidized bed of conductive particles is much more efficient than the external electric heating of a fluidized bed. This result is based on previous researches. It is explained by the direct influence of the plasma of microcircuits and by advantages of heat generation directly in the middle of the fluidized bed. Taking into account the obtained results and the specifics of the application of the pyrocarbon coating on dielectric materials, a scheme of a reactor with ETFB, which allows to use both external heating and classical ETFB at the same time, has been developed. Основными продуктами высокотемпературного пиролиза метана является углерод и водород. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам пироуглерод и пирографит могут применяться в различных отраслях промышленности и энергетики. Водород является энергетически выгодным и экологически чистым энергоносителем. Несмотря на большое количество работ по исследованию пиролиза метана, проведение данного процесса в электротермическом псевдоожиженном слое (ЭТПС) изучено недостаточно. Целью исследования является определение теплофизических характеристик процесса пиролиза метана (основные продукты реакции водород и пироуглерод) в реакторах с различным типом ЭТПС. На основе проведенных термодинамических расчетов температура полного разложения метана на углерод и водород составляет 800 К. Для проведения данного процесса созданы лабораторная и пилотная установка с разным типом ЭТПС. На данных установках проведены экспериментальные исследования процесса пиролиза метана и сопоставлены экспериментальные данные с расчетными. Разработана методика, позволяющая определять количество осажденного углерода в результате пиролиза, на основе данных газового анализа. Рассчитан критерий Нуссельта для различных типов реакторов с ЭТПС. На основании проведенных и предыдущих исследований показано, что электротермический нагрев псевдоожиженного слоя электропроводящих частиц намного эффективнее чем внешний электрический нагрев псевдоожиженного слоя. Это объяснено прямым воздействием плазмы микроразрядов и преимуществами генерации тепла непосредственно в середине псевдоожиженного слоя. Учитывая полученные результаты и специфику нанесения пироуглеродного покрытия на диэлектрические материалы разработана схема реактора с ЭТПС, которая позволяет использовать одновременно и внешний нагрев и классический ЭТПС. Основними продуктами високотемпературного піролізу метану є вуглець та водень. Завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям піровуглець та пірографіт можуть застосовуватись у різних галузях промисловості та енергетики. Водень є енергетично вигідним та екологічно чистим енергоносієм. Незважаючи на велику кількість робіт з дослідження піролізу метану, проведення даного процесу у електротермічному псевдозрідженому шарі (ЕТПШ) вивчено недостатньо. Метою дослідження є визначення теплофізичних характеристик процесу піролізу метану (основні продукти реакції водень та піровуглець) у реакторах з різним типом ЕТПШ. На основі проведених термодинамічних розрахунків температура повного розкладення метану на вуглець та водень складає 800 К. Для проведення даного процесу створені лабораторна та пілотна установка з різним типом ЕТПШ. На даних установках проведені експериментальні дослідження процесу піролізу метану та співставленні експериментальні дані з розрахунковими. Розроблена методика, яка дозволяє визначати кількість осадженого вуглецю в результаті піролізу, на основі даних газового аналізу. Розраховано критерій Нуссельта для різних типів реакторів з ЕТПШ. На підставі проведених та попередніх досліджень показано, що електротермічний нагрів псевдозрідженого шару електропровідних частинок є набагато ефективнішим ніж зовнішній електричний нагрів псевдозрідженого шару. Це пояснено прямим впливом плазми мікророзрядів і перевагами генерації тепла безпосередньо в середині псевдозрідженого шару. Враховуючи одержані результати та специфіку нанесення піровуглецевого покриття на діелектричні матеріали розроблена схема реактору з ЕТПШ, яка дозволяє використовувати одночасно і зовнішнє нагрівання і класичний ЕТПШ. Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine 2018-12-14 Article Article application/pdf https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/318 10.31472/ihe.4.2018.12 Thermophysics and Thermal Power Engineering; Vol 40 No 4 (2018): Industrial Heat Engineering; 83-90 Теплофизика и Теплоэнергетика; Vol 40 No 4 (2018): Industrial Heat Engineering; 83-90 Теплофізика та Теплоенергетика; Vol 40 No 4 (2018): Industrial Heat Engineering; 83-90 2663-7235 uk https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/318/261 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Simeiko, K.V. ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ |
| title | ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ |
| title_alt | RESEARCH THERMAL CHARACTERISTICS OF THE PROCESS OF PYROLYSIS OF METHANE IN THE ELECTROTHERMAL FLUIDISED BED ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА МЕТАНА В ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОМ ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ |
| title_full | ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ |
| title_fullStr | ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ |
| title_full_unstemmed | ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ |
| title_short | ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ МЕТАНУ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ |
| title_sort | дослідження теплофізичних характеристик процесу піролізу метану в електротермічному псевдозрідженому шарі |
| url | https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/318 |
| work_keys_str_mv | AT simeikokv researchthermalcharacteristicsoftheprocessofpyrolysisofmethaneintheelectrothermalfluidisedbed AT simeikokv issledovanieteplofizičeskihharakteristikprocessapirolizametanavélektrotermičeskompsevdoožižennomsloe AT simeikokv doslídžennâteplofízičnihharakteristikprocesupírolízumetanuvelektrotermíčnomupsevdozrídženomušarí |