Исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) представили усовершенствованный реактор для производства синтез-газа — ключевого компонента химической промышленности. Это изобретение, запатентованное в рамках программы «Приоритет-2030», решает проблему неравномерного нагрева катализатора в традиционных реакторах, что значительно повышает эффективность процесса.
Синтез-газ, состоящий из водорода и оксида углерода, широко используется для производства топлива, пластмасс, удобрений и фармацевтических препаратов. Обычно его получают путем каталитического преобразования углеводородов, но существующие реакторы страдают от дисбаланса температур в слоях катализатора. Металлические элементы нагреваются быстрее керамических, что приводит к перегреву у стенок и недостаточному прогреву в центре.
Инженеры ПНИПУ предложили решение: чередование слоев катализатора (никель-керамические гранулы) и металлических шариков внутри реакционных трубок. Это улучшает теплопередачу и обеспечивает равномерный нагрев.
Наше устройство для получения синтез-газа содержит реакторную камеру — полый цилиндр, внутри которого установлены 30 каналов (трубок) увеличенного диаметра и система нагрева, представляющая собой центральную трубу с отверстиями для выхода тепла. Сами каналы заполнены с чередованием слоев катализатора (никель с керамикой) и слоя металлических шариков. Такая конструкция обеспечивает одинаковый прогрев и повышение производительности реактора на 30%.
Принцип работы разработанного реактора заключается в следующем: углекислый газ и водяной пар под давлением поступают в центральную трубу и воспламеняются, нагревая стенки до температуры 900 градусов. В реакционные каналы подаётся углеводородное сырьё, например, метан. Оно проходит через слои металлических шариков и катализатора, где происходит химическая реакция, в результате которой образуются водород и оксид углерода. Полученный синтез-газ выводится из реактора.
Испытания опытного образца на предприятии атомной отрасли подтвердили эффективность разработки.
Читайте ещё материалы по теме:
Аэрозольный принтер для печати микросхем и нейроимплантов разработан российскими учёными
Облучили смолу: учёные Пермского Политеха выяснили, как радиация улучшает свойства полиэфирных смол