Исследование процесса конверсии керосина в синтез-газ в стационарном СВЧ-разряде атмосферного давления. Московский физико-технический институт (государственный университет). МФТИ (ГУ)

М.Б. Бибиков, Е.Н. Герасимов, Г.М. Коновалов, А.С. Московский, Р.В. Смирнов

Российский научный центр «Курчатовский институт»

Московский физико-технический институт

Один из путей уменьшения загрязнения воздуха, производимого автомобилями, является использование топливных элементов, в которых для генерации электроэнергии используется водород [1]. Водород можно получать из синтез-газа ( $СО+Н_2$ ), который в свою очередь можно получать из углеводородных топлив путём их парциального окисления. В данной работе исследовалась конверсия керосина в синтез-газ. Уравнение реакции парциального окисления керосина:

$C_{11}H_{24} + frac{{11}}{2}O_2 + 22N_2 = 11CO + 12H_2 + 22N_2.$

Термодинамичаские расчёты показывают, что реакция приводит к почти полному (99%) превращению керосина в СО и $Н_2$ . Кинетические расчёты дают следующие результаты. Приблизительно треть синтез-газа получается за очень короткий промежуток времени. Температура смеси увеличивается до $1500^circС$ и выше. Оставшаяся часть нарабатывается за длительный промежуток времени, температура смеси в это время понижается. Также было показано, что при дополнительном вкладе энергии в смесь наработка синтез-газа существенно ускоряется. Вкладывать энергию нагреванием через стенку неудобно вследствие высокой температуры в реакционной зоне. Эффективным способом вклада энергии является использование разряда. Смесь паров керосина и воздуха нагревалась до $350^circС$ и обрабатывалась СВЧ-разрядом (частота 2,45 ГГц) в плазмотроне, описанном в [2]. Мощность, вкладываемая в разряд во всех режимах, составляла 600Вт. На графике представлена экспери-ментальная зависимость содержания синтез-газа в продуктах от расхода реагентов (на графике – воздуха; воздух и керосин подавались в соответствии со стехиометрией парциального окисления), при возможном количестве синтез-газа в продуктах $\approx48%$ . Как видно из графика, разряд повышает содержание синтез-газа в продуктах и поддерживает горение при больших расходах реагентов.

Литература

L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich. Plasma reformer-fuel cell system for decentralized power applications. International journal of hydrogen energy, 1997, vol. 22, No. 1, pp. 83-93.
Sergei I. Gritsinin, Igor A. Kossyi, Nikolai I. Malikh, Mamikon A. Misakyan, Savelii M. Temchin, Y.B. Bark. Plasma coaxial discharge as a new type of the microwave surface wave discharge. 14th international symposium on plasma chemistry, August 2-6, 1999, Prague, Czech Republic, vol. 2, pp. 675-680.