Выбросы в топливо: новая установка превращает дымовые газы в диметиловый эфир без промежуточных стадий
Ежегодно теплоэнергетические установки по всему миру выбрасывают в атмосферу миллиарды тонн CO₂, что стало основной причиной появления парникового эффекта. Это напрямую усиливает глобальное потепление и заставляет искать новые способы улавливания выбросов. Существующие методы очистки, например, промывка или фильтрация газов, требуют больших эксплуатационных затрат и сложного оборудования, превращая экологическую проблему в экономическую. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, позволяющую не просто очищать выбросы, а перерабатывать их в диметиловый эфир — востребованный продукт для химической промышленности и альтернативное топливо. Новая технология обещает снизить нагрузку на окружающую среду и принести предприятиям дополнительный доход.
Проблема выбросов от объектов энергетики (ТЭЦ, котельных и промышленных печей) носит глобальный характер. Несмотря на развитие возобновляемых источников, тепловые электростанции остаются основой энергогенерации во многих странах.
Это приводит к постоянному росту объема вредных выбросов в атмосферу. Так, при сжигании органического топлива в огромных количествах образуются дымовые газы, значительную часть которых составляет CO₂. По последним данным, Россия занимает пятое место в мире по объему парниковых выбросов и этот показатель с каждым годом лишь увеличивается.
Традиционно загрязнения либо напрямую выбрасываются в атмосферу, что ведет к росту экологических штрафов, либо их очистка требует колоссальных затрат. Эти расходы негативно влияют на экономику предприятий, снижая рентабельность производства. В результате компании оказывается перед выбором: нести растущие финансовые потери, соблюдая экологические нормы, или рисковать, минимизируя затраты на очистку.
Существующие технологии утилизации газов, такие как промывка специальным раствором или использования биореакторов с водорослями, требуют применения дорогих реагентов, больших объемов энергии, а также сложных аппаратов (например, систем регенерации). В таком случае очистка превращается из экологической необходимости в статью постоянных финансовых расходов.
Ученые Пермского Политеха создали установку, которая позволяет преобразовать дымовые газы в диметиловый эфир — востребованный продукт для химического производства. На изобретение выдан патент.
Он находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Например, используется как экологичное альтернативное дизельное топливо, поскольку при его сгорании выделяется минимальное количество вредных веществ. В химической промышленности диметиловый эфир служит сырьем для производства бензина и других углеводородов.
Обычно этот продукт получают сложным и дорогим способом. Сначала из газа делают метанол, и только потом — диметиловый эфир, что требует в процессе много энергии и оборудования. Но новый метод ученых дает возможность синтезировать полезный продукт непосредственно из выбросов без промежуточных стадий.
Разработка представляет собой законченное технологическое решение, которое включает в себя два компонента: способ утилизации и специальное устройство для ее осуществления. Эта система позволяет организовать непрерывный процесс по преобразованию вредных выбросов в коммерчески востребованный продукт.
На первом этапе дымовые газы, отбираемые дымососом от рабочей печи или котла, поступают в систему подготовки, где проходят первичную обработку. Там происходит их смешивание с метаном или природным газом в соотношении два к одному.
Полученная смесь направляется в теплообменник, где нагревается до температуры 400-700°C. Важно, что при таком подходе нет дополнительных энергозатрат. Тепло берется от уже готового продукта — горячего синтез-газа, который производится в основном реакторе устройства. То есть система использует собственную энергию, чтобы подготовить новое сырье.
— Далее в реакторе при высокой температуре (750-950°C) компоненты дымового газа (углекислый газ и водяной пар) вступают в реакцию с метаном. Чтобы она шла достаточно быстро, используется пористый материал с активными частицами никеля. В результате получается синтез-газ — смесь угарного газа и водорода. Для точной настройки состава в реактор добавляют небольшое количество метана и воздуха. Это нужно, чтобы получить идеальное соотношение компонентов один к одному, необходимое для следующей стадии процесса, — рассказал Илья Вялых, кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ.
Полученный горячий синтез-газ поступает в аппарат воздушного охлаждения, где вентиляторы продувают его наружным воздухом, снижая температуру до 30-40°C. Затем он направляется в центробежный сепаратор, где вращающиеся потоки отделяют от него сконденсировавшуюся влагу.
После очистки смесь сжимают компрессором до давления 20-30 бар, тем самым смещая химическое равновесие. Подготовленный таким образом газ подают в трубчатый реактор синтеза углеводородов, где и происходит ключевое превращение.
При температуре 200-300°C смесь превращается в диметиловый эфир. Это экзотермическая реакция, поэтому часть тепла ученые используют, чтобы поддерживать нужную температуру, а лишнее — отводят.
— Финальным этапом поток из реактора направляется в холодильник-сепаратор, где диметиловый эфир конденсируется, отделяется от непрореагировавших газов в виде готового продукта. Небольшая неактивная часть смеси возвращается в систему или выбрасывается. Однако такой объем уже несопоставимо мал по сравнению с исходными дымовыми газами, — отметил Никита Кифель, ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.
Результат работы — создание замкнутого технологического процесса. С одной стороны, установка обеспечивает значительное снижение выбросов дымовых газов, решая экологическую проблему. С другой стороны, она производит коммерчески ценное химическое вещество — диметиловый эфир. Экономическая эффективность достигается за счет отказа от дорогостоящих реагентов и сложных процессов предварительной очистки.
Представленная разработка предлагает реальный путь для модернизации существующих теплоэнергетических установок. Внедрение такой технологии позволяет предприятиям не только выполнять ужесточающиеся экологические нормы, но и получать дополнительный доход от продажи диметилового эфира.
Telegram 
Дзен 
VK Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Международная группа физиков зафиксировала под землей в США аномальный всплеск энергии, похожий на прямое столкновение невидимой частицы темной материи с обычным веществом. Подземные датчики поймали сигнал, который не удалось списать ни на один из известных науке видов радиации или фоновых помех.
Цифровой художник Брайан Бринкман в 2003 году посетил выставку Electronic Entertainment Expo и сфотографировался с моделью в костюме феи Dawn — одного из персонажей, при помощи которых Nvidia продвигала свои видеокарты. Спустя 23 года Бринкман опубликовал фото, приурочив его к новому отчету компании.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно