Плазменная газификация пластиковых отходов в синтез-газ с высоким содержанием водорода

Вот перевод и адаптация исходного текста на русский язык в развернутом, профессиональном стиле, с сохранением всех числовых значений, терминов и технических деталей.

---

Традиционные методы газификации и сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) и пластика сталкиваются с рядом серьезных ограничений, включая низкую энергетическую эффективность, значительные выбросы углекислого газа (CO₂) и образование смолистых соединений, которые усложняют эксплуатацию оборудования и снижают качество конечного продукта. В качестве передовой альтернативы рассматривается газификация с использованием термической плазмы, генерируемой графитовыми электродами. Данный подход позволяет достигать сверхвысоких температур, обеспечивающих полное термическое разложение пластика с получением чистого синтез-газа, состоящего преимущественно из водорода (H₂) и монооксида углерода (CO).

Для моделирования и анализа этого процесса исследователями была разработана интегрированная процессная модель в среде ASPEN Plus версии 14.0. Учитывая сложную природу плазмохимических реакций, в Aspen Plus традиционно применяется комбинация реакторов, основанных на принципе минимизации энергии Гиббса (блок RGibbs) для расчета равновесия при экстремально высоких температурах, а также блоков предварительного разложения (RYield), которые моделируют начальную стадию деструкции сырья. В рамках работы был проведен углубленный термодинамический анализ с целью оптимизации параметров процесса газификации для максимизации выхода водорода.

Разработанная модель ASPEN Plus прошла успешную валидацию на экспериментальных данных, полученных в ходе испытаний на лабораторном плазменном реакторе. Результаты оптимизированной симуляции продемонстрировали выдающиеся показатели: генерируемый синтез-газ характеризовался высокой степенью чистоты — 95,6 об.%, при этом объемная доля водорода (H₂) в нем достигала 52,0 об.%. Образование нежелательного CO₂ было сведено к минимуму и составило всего 1,18 об.%. Система показала коэффициент полезного действия по холодному газу (Cold Gas Efficiency, CGE) на уровне 74,8%.

Особый интерес для инженеров-технологов представляет энергетический анализ, выполненный в симуляторе, который позволил спрогнозировать поведение системы при масштабировании (scale-up). Если на лабораторной установке удельное энергопотребление составляло 4,04 кВт·ч на нормальный кубический метр водорода (кВт·ч/Нм³ H₂), то при масштабировании до пилотной установки производительностью 10 кг/ч перерабатываемого сырья, согласно модели, этот показатель снизился до 1,35 кВт·ч/Нм³ H₂.

Источник

Источник

Теги

• #AspenPlus
• #Газификация
• #Плазма
• #Syngas
• #WasteToEnergy

Источник: https://www.researchgate.net/publication/408249822_Integrated_ASPEN_PLUS_modeling_and_experimental_investigation_of_graphite_electrode-_based_thermal_plasma_gasification_for_hydrogen_rich_syngas_production

#AspenPlus #Газификация #Плазма #Syngas #WasteToEnergy