 |
Ученые Пермского Политеха нашли способ превращать дымовые газы в ценное химическое сырье
Ежегодно теплоэнергетические установки выбрасывают миллиарды тонн CO₂, усиливая парниковый эффект. Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха разработали установку, позволяющую перерабатывать выбросы в диметиловый эфир — востребованный продукт для химической промышленности и альтернативное топливо.
На изобретение выдан патент.
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.
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 сырьём 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 даёт 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 2:1.
Полученная смесь направляется в теплообменник, где нагревается до температуры 400-700°C. Важно, что при таком подходе нет дополнительных энергозатрат. Тепло берётся от уже готового продукта — горячего синтез-газа, который производится в основном реакторе устройства. То есть система использует собственную энергию, чтобы подготовить новое сырьё.
– 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 1:1, 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.
Результатом работы является 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.
Контактное лицо: Макарова Татьяна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:52, 18.11.2025
Количество просмотров: 227
Страна: Россия
| Ученый ПНИПУ рассказал, как распознать и что делать при обморожении кожи, ПНИПУ, 17:53, 17.12.2025, Россия |
57 |
| С наступлением холодов риск обморожения становится реальной угрозой для каждого. Что делать, если почувствовали онемение и побеление кожи на щеках, пальцах рук или ног? Эксперт ПНИПУ рассказывает о первой помощи, которая поможет минимизировать ущерб для здоровья до визита к врачу. |
|
| Ученые Пермского Политеха рассказали, как выбрать подходящий чай и не навредить здоровью, ПНИПУ, 21:02, 13.12.2025, Россия |
253 |
| 15 декабря ежегодно отмечается День чая. Ученые Пермского Политеха рассказали, как производят разные виды этого напитка, какие из них нельзя употреблять натощак, почему белый чай не бодрит, а расслабляет, как получают разные вариации улуна, можно ли добавлять молоко в черный чай и многое другое. |
|
| Пермские ученые испытали добавку для ума и силы в пожилом возрасте, ПНИПУ, 21:02, 13.12.2025, Россия |
252 |
| Ученые Пермской фармакадемии и Пермского Политеха исследовали новую биодобавку «Дахар» на основе концентрата листьев персика с ДМАЭ — веществом, укрепляющим нейронные связи. Результаты показали, что ее прием значительно улучшает память, концентрацию и повышает физическую выносливость. |
|
| Ученая ПНИПУ назвала причины текущей волны ОРВИ, ПНИПУ, 19:57, 13.12.2025, Россия |
41 |
| Слабость, резкий скачок температуры и ощущение, что болезнь сразила за считанные часы — сейчас с такими симптомами сталкивается рекордное число людей. Врачи отмечают необычно высокую заразность инфекции, которая буквально «косит» целые семьи и коллективы. Новый штамм или привычный грипп — разбираемся с экспертом ПНИПУ. |
|
|
|
