Исследование процесса парциального окисления жидкого углеводородного топлива в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления

Бибиков, Максим Борисович

Исследование процесса парциального окисления жидкого углеводородного топлива в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

Бибиков, Максим Борисович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.08 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование процесса парциального окисления жидкого углеводородного топлива в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления»

Автореферат диссертации на тему "Исследование процесса парциального окисления жидкого углеводородного топлива в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления"

На правах рукописи УДК 533.9

БИБИКОВ МАКСИМ БОРИСОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПАРЦИАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ

ЖИДКОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА В ФАКЕЛЬНОМ СВЧ-РАЗРЯДЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

01.04.08 - физика плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Институте водородной энергетики и плазменных технологий Российского научного центра «Курчатовский институт» и на кафедре физики и химии плазмы Московского физико-технического института

Научные руководители

доктор физико-математических наук, академик РАН

Владимир Дмитриевич Русанов кандидат физико-математических наук Роман Викторович Смирнов

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук Игорь Антонович Коссый кандидат физико-математических наук Александр Александрович Серов

Ведущая организация

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Защита диссертации состоится 23 декабря 2004 г. в 10 час.

на заседании диссертационного совета К 212.156.03 при Московском физико-

техническом институте по адресу:

141700, г. Долгопрудный, Институтский пер. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МФТИ.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы.

Получение синтез-газа (смесь Нз И СО) из углеводородных топлив в масштабах производительности, существенно меньших по сравнению с имеющимися в химической промышленности, представляет большой практический интерес в связи с многочисленными возможными применениями синтез-газа. К таким применениям можно отнести использование синтез-газа в качестве топлива для твёрдооксидных топливных элементов в стационарных малогабаритных бытовых энергоустановках. Он также может быть использован в качестве сырья для получения водорода, который, в свою очередь, является топливом в стационарных и бортовых энергоустановках на основе твёрдополимерных топливных элементов. В связи с транспортными приложениями следует отметить, что получение водорода на борту из жидких топлив (с использованием уже имеющейся инфраструктуры их распределения) имеет определённые преимущества в плане безопасности перед хранением водорода на борту в сжатом или жидком виде. Синтез-газ может быть использован в качестве относительно малой добавки к топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания и других устройств для сжигания углеводородов, что позволяет управлять процессом горения и оптимизировать его с целью повышения эффективности двигателя или снижения выброса вредных компонентов в выхлопных газах. Другой подход к снижению вредных выбросов двигателей внутреннего сгорания заключается в использовании

каталитических адсорберов, синтез-газ при этом выступает в качестве эффективного восстановителя адсорбента на стадии его регенерации.

значительные

инерционностью катализаторов, чувствительностью к загрязнению сажей и соединениями серы, плохой переносимостью вибрации и частой смены режимов работы. Поэтому проводятся исследования альтернативных способов получения синтез-газа из моторных топлив.

В химической промышленности для получения синтез-газа и водорода из тяжёлых фракций нефти используется процесс парциального окисления топлива чистым кислородом (SheЦ-процесс). Это процесс проводят без использования катализатора. Для транспортных приложений гораздо более целесообразно использование не кислорода, а воздуха. Согласно термодинамическим расчётам, топливо при этом практически полностью переходит в синтез-газ. В реальности, однако, из-за кинетических ограничений с достаточной скоростью нарабатывается лишь около половины максимально возможного количества синтез-газа Таким образом, для увеличения выхода полезного продукта процесс необходимо тем или иным образом ускорить. Данная работа посвящена исследованию плазменной стимуляции процесса парциального окисления керосина воздухом в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления. Выбор топлива обусловлен тем фактом, что по сравнению с бензином керосин существенно менее взрывоопасен.

Плазма разряда является эффективным нагревателем, позволяющим вводить энергию в уже достаточно сильно разогретые реагенты (что имеет место в случае парциального окисления, которое является экзотермическим процессом). Кроме того, плазма является генератором активных частиц (радикалов, возбуждённых молекул, ионов), которые могут участвовать в цепных процессах, что существенно снижает плазменные энергозатраты на дополнительное количество продукта, т.е. повышает эффективность процесса. Также следует отметить возможный положительный эффект от сильной пространственной неоднородности разрядной системы с наличием относительно небольшой, но сильно разогретой области. Таким образом, помимо определения общих характеристик плазмохимического процесса

парциального окисления достаточно актуальным представляется и выяснение механизма положительного воздействия плазмы на процесс с целью дальнейшего повышения его эффективности.

Выбор в качестве разрядной системы коаксиального СВЧ-плазмотрона атмосферного давления с разрядом в виде факела обусловлен его хорошими технологическими качествами, такими как простая и недорогая конструкция, большой ресурс работы.

Практическая ценность работы.

Создан экспериментальный вариант плазменного конвертора углеводородного топлива в синтез-газ. Разработанная конструкция и измеренные характеристики процесса парциального окисления топлива важны для создания технологического варианта конвертора и анализа практических схем установок с использованием плазменной конверсии.

Цели диссертационной работы:

• создание экспериментального стенда для исследования процесса парциального окисления жидкого углеводородного топлива в синтез-газ в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления;

• измерение зависимостей степени конверсии топлива в синтез-газ и состава продуктов от соотношения исходных реагентов и удельного плазменного энерговклада (отношения мощности разряда к расходу реагентов);

• сравнение эффективности двух способов введение энергии в систему: от разряда и от полного сгорания части топлива;

• численное моделирование кинетики процесса парциального окисления углеводородного топлива при различных способах ввода энергии и выяснение на основе сравнения с экспериментальными данными механизма воздействия плазмы разряда на химический процесс.

В процессе работы были поставлены и решены следующие задачи:

• разработка конструкции плазменного конвертора топлива в синтез-газ;

• усовершенствование конструкции конвертора с целью минимизации тепловых потерь из реакционной зоны;

• определение оптимального взаимного расположения зоны горения и зоны разряда;

• определение минимального количества паров воды, необходимого для подавления образования сажи в процессе парциального окисления;

• разработка методики вычисления плазменного удельного энерговклада, удельного энерговклада от полного сгорания части топлива и сравнения их эффективностей.

Научная новизна работы.

Новыми являются следующие результаты диссертационной работы:

• разработанная конструкция конвертора углеводородного топлива в синтез-газ на основе коаксиального СВЧ-плазмотрона;

• результаты измерения зависимости степени конверсии в синтез-газ и состава продуктов парциального окисления в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления;

На защиту выносятся следующие положения:

• результаты измерения зависимости степени конверсии и состава продуктов от соотношения реагентов и удельного плазменного энерговклада в процессе парциального окисления керосина воздухом в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления;

• метод и результаты анализа механизма воздействия плазмы разряда на процесс парциального окисления путём сравнения эффективности

плазменного энерговклада и энерговклада от полного сгорания части топлива в реальном и численном экспериментах.

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены на следующих конференциях:

1) XLIV научная конференция МФТИ. Ноябрь 2001г.

2) XLVI научная конференция МФТИ. Ноябрь 2003г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатные работы (см. список публикаций).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит их введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения, содержащего список публикаций по теме диссертации. Работа изложена на 98 страницах и включает 19 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 53 наименований.

СОДЕРЖАНИЕДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность работы, её научная и практическая значимость, сформулированы цели и основные задачи работы.

В главе 1 (литературный обзор) подробно анализируются опубликованные результаты экспериментальных исследований плазмохимической конверсии углеводородных топлив в синтез-газ. К ним в первую очередь относятся результаты группы исследователей Массачусетского технологического института (группа Бромберга), которые используют для проведения процесса дуговой плазмотрон. Ими также проведены теоретические оценки и практические испытания совместной работы конвертора и двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, испытана система регенерации каталитического поглотителя оксидов азота с помощью синтез-газа. Показано,

в частности, что добавка синтез-газа в двигатель позволяет сдвигать режим работы в сторону бедных смесей без ухудшения стабильности горения смеси в цилиндре, но с пониженной максимальной температурой в цилиндре, что приводит к резкому снижению оксидов азота в выхлопных газах. В результате теоретического анализа указана возможность увеличения за счёт добавки водородосодержащего газа степени сжатия бензинового двигателя, что в принципе позволит приблизить его по эффективности к дизельным двигателям, при этом за счёт возросшей эффективности компенсируются затраты энергии на получение синтез-газа. При испытании системы регенерации было показано, что по сравнению с регенерацией впрыском топлива использование синтез-газа позволяет работать на более низких температурах, характерных для режима старта и холостого хода двигателя.

Приведён обзор каталитических методов получения синтез-газа из углеводородного сырья и их сравнение с плазменными методами. Также в качестве перспективного направления использования синтез-газа рассмотрена схема получения из него водорода, включающая паровую конверсию СО в водород и очистку от остаточных примесей СО.

Обоснованы цели диссертационной работы.

В главе 2 описаны три варианта разрабатываемой конструкции конвертора на основе коаксиального СВЧ-плазмотрона, схема экспериментальной установки и методика обработки результатов эксперимента.

На рис.1, 2 и 4 показаны три варианта (схемы А, В и С) конструкции конвертора. В качестве источника СВЧ-излучения в схеме А применён магнетрон от бытовой микроволновой печи (частота генерации f = 2,45ГГц, максимальная средняя генерируемая мощность \"/накс = 0,9кВт), в схемах В и С использован промышленный генератор

Разряд во всех конструкциях горит в виде факела, продолжающего внутренний проводник коаксиальной линии в месте его обрыва, оснащённом наконечником

из вольфрама. В схеме А коаксиальную конфигурацию образует внутренний электрод диаметром 8мм, и внешняя корзинка из гибких металлических стержней, диаметр которой можно подстраивать. В дальнейшем, в схемах В и С внешний электрод выполнялся в виде сплошной стальной трубы с внутренним диаметром 38мм. В схеме А реагенты могли подаваться как через внутренний (центральный) трубчатый электрод, так и через отверстия во внешнем электроде. В схемах В и С наконечник центрального электрода охлаждался водой, реагенты подавались через отверстия во внешнем электроде (стенке плазмотрона).

Рис.1. Конвертор с плазмотроном малой мощности (схема А). В схемах В и С в системе ввода СВЧ-мощности в плазмотрон (рис.3) использовался ферритовый циркулятор с согласованной нагрузкой. Калориметрированием согласованной нагрузки и центрального электрода определялась величина СВЧ-мощностей, генерируемой магнетроном и поглощаемой разрядом. В схеме А КПД плазмотрона (отношение мощности, поглощаемой разрядом, к мощности, генерируемой магнетроном) достигал 67%, в схемах В и С за счёт более аккуратной настройки коаксиально-волноводного перехода КПД достигал 85 - 90%. Переход от схемы А к схеме В был обусловлен необходимостью получить более стабильное горение разряда, увеличить степень конверсии за счёт снижения потерь тепла при лучшей теплоизоляции реакционной зоны, получить возможность варьировать

взаимное расположение разряда относительно ввода реагентов (параметр L на рис.2) и увеличить диапазон удельного энерговклада от разряда. Переход от схемы В к схеме С связан с увеличением расхода реагентов от значений около 2 л/с до около 10 л/с, дальнейшим улучшением теплоизоляции реакционной зоны за счёт устранения контакта горящей смеси с металлической стенкой плазмотрона путём выноса при большом расходе процесса горения в послеразрядный хорошо теплоизолированный объём. При этом данный объём можно заполнять частицами керамики для организации гетерогенного протекания процесса (на рис.4 показан вариант такого заполнения). С помощью заполнения послеразрядной зоны крошкой было проведено исследование

эффективности подавления образования сажи путём добавки паров воды (см. ниже). Объём теплоизолированной зоны установки С равен 0,9 л.

Рис 2 Схема В конвертора.

Рис 3. Ввода СВЧ-излучения в схемах В и С.

Схема экспериментального стенда показана на рис.5 (в схеме изменялась только конструкция конвертора, на рис 5 она показана для варианта А) Керосин в виде капель увлекался потоком воздуха в испаритель, где происходил нагрев смеси до 300°С и перемешивание реагентов. Далее смесь

подавалась в плазмотрон.

1 иода оолллспия

НАКОНЕЧНИКА

Рис 4 Схема С с тетоизолированной послеразрядной зоной Внешний вид разряда Под действием разряда происходило воспламенение смеси В вариантах А и В после прогрева плазмотрона воспламенение происходило и на раскаленных стенках плазмотрона В схеме С после прогрева установки горение

стабилизировалось внутри теплоизолированной послеразрядной зоны и при выключении разряда, что позволяло измерять степень конверсии начиная с нулевого плазменного энерговклада.

Внешний вид разряда с торца показан на рис.4. В зависимости от расхода реагентов разряд мог одновременно существовать (схема В, рис.2 и 4) в двух формах - в виде вытянутого по оси факела или в виде плазменных каналов, соединяющих внутренний электрод с внешним. По мере увеличения расхода реагентов происходил отрыв плазмы от стенок, и начинала преобладать форма в виде факела.

Рис 5. Схема экспериментальной установки.

На выходе из конвертора продукты процесса охлаждались в теплообменнике. Производился отбор проб, состав которых анализировался хроматографическим методом.

Во второй части главы 2 описана методика обработки экспериментальных результатов. Продукты процесса, количество которых определялось хроматографическим методом:

Пользуясь тем обстоятельством, что азот практически не принимает участия в химических превращениях, определялось полное количество кислорода на входе в конвертор Далее, по балансу элементов С и

Н, формуле топлива (для керосина по данным хроматографического

анализа принималась формула проводился расчёт количества

образовавшейся воды и углерода в виде сажи. Степень конверсии топлива в синтез-газ определялась как отношение фактического количества синтез-газа к его максимально возможному значению (полному количеству и С в топливе):

ГШ + ГС01 " [н2 ПОЛИ ] + [С„0л„] '

Соотношение топлива и воздуха характеризовалось параметром

, а ГСаНь] [С ПОЛИ Ь 2 [02]вх 2[02]вх [О] •

При соотношении компонентов, точно соответствующем уравнению

парциального окисления, 8=1. Парциальное окисление:

С„НЬ + а/2 (02 +78/21 Ы2)-^аСО + Ь/2Н2 + 78а/42Ы2 (1)

Полное сгорание:

СаНь + (а + Ь/4) (02 + 78/21 N3) а С02 + Ь/2 Н20 + (а + Ь/4) 78/21 Ы2 (2)

Избытку воздуха соответствуют значения S<1. Ниже приведены результаты экспериментов, использующие для описания указанные выше параметры Остальная часть описанной в главе 2 методики обработки приведена ниже при описании соответствующих экспериментальных результатов по сравнительному анализу эффективности теплового и плазменного энерговкладов.

Глава 3 посвящена изложению экспериментальных результатов.

На рис.6 показана зависимость степени конверсии керосина в синтез-газ от соотношения реагентов и удельного энерговклада от разряда (отношения мощности разряда W к расходу воздуха Q). При уменьшении параметра S избыточное количество воздуха приводит к полному сгоранию части топлива, при этом температура реагентов растёт, что приводит к повышению степени конверсии, однако, начиная с некоторого значения степень конверсии убывает за счёт полностью сгоревшей части топлива. Таким образом, имеется оптимальное значение параметра S, при котором степень конверсии достигает

максимального значения. При увеличении W/Q (рис.6, кривые 1-4) это оптимальное значение S смещается в сторону более богатых топливом смесей при общем росте степени конверсии.

0,9

0,8

+-+- ч

> к* "1-

1 и >—1 > ч

/ 1 - -■

■-})—

0,7

0,8

0,9

1,0

Рис.6. Зависимость степени конверсии керосина в синтез-газ от параметра Б = [Спол„]/[0] для разных значений мощности разряда и расхода воздуха.

1 - установка С, расход воздуха Q = 9,3 л(н)/с, без разряда;

2 - установка С, Q = 9,3 л(н)/с, мощность разряда W = 3 кВт;

3 - установка С, Q = 5,3 л(н)/с, W = 3 кВт;

4 - установка В, Q - 1.75 л(н)/с, W = 2,4 кВт;

5 - предельная для каждою значения S степень конверсии.

На рис.7 и 8 приведены зависимости от S и W/Q, объёмного процентного содержания соответственно синтез-газа и суммарного остаточного количества метана, ацетилена и этилена для тех же режимов, что и на рис.6. При этом содержание метана и ацетилена были приблизительно одинаковыми, содержание этилена на порядок меньше. Содержание более тяжёлых углеводородов во всех экспериментах было ниже предела регистрации хроматографа (<0,03%). Пробы содержали также 2+4% СОг и азот. Отношение Н, К СО в синтез-газе возрастало при увеличении S и ^^ и в исследованном диапазоне приблизительно соответствовало следующей зависимости: [Н2]/[СО] = 0,48*5 + 0,28 + где W/Q в Дж/см3. Так для режима максимальной

степени конверсии кривой 4 на рис.6 содержание [ЬЦ я [СО] «21%.

об. %

42 40 38 36 34 32 0

-г — • •

Л -ч.

■ ■ . ■-4-.1 ■ ■

> ■

• 1

Ь»- -1

0,7

0,8

0,9

Рис.7. Зависимость содержания синтез-газа в продуктах от параметра Б = [Спо,пи]/[0] для разных значений мощности разряда и расхода воздуха.

Кривые 1 - 4 соответствуют кривым на рис.6 с тем же номером по схеме конвертора, W и Q. Об.%

1 ✓ / 1 у

г У »

ш/ / . А * / 1—3

/ ✓ л

1 *

, 4 -м-- 1 1

0,7

0,8

0,9

Рис.8. Зависимость суммарного содержания СН4, С2Н2 И С2Н4 в продуктах от параметра S =

[Сгош ] /[О] для различных значений расхода воздуха и мощности разряда.

Кривые 1 - 4 соответствуют кривым на рис.6 с тем же номером по схеме конвертора. W и Q

На рис.9 приведена зависимость степени конверсии керосина в синтез-газ от удельных плазменных энергозатрат (отношение мощности разряда к расходу

синтез-газа на выходе). Из сравнения групп кривых на рис.9, относящихся к разным установкам, видно последовательное увеличение степени конверсии при переходе от схемы А к схеме С за счёт более совершенной теплоизоляции реакционной зоны. Продемонстрирован положительный эффект от совмещения зоны горения и зоны разряда на установке В (кривые 4,7).

Рис.9. Зависимость степени конверсии керосина в синтез-газ от плазменных энергозатрат.

1 и 3 - установка А, соответственно S = 1 и 1,15 (избыток топлива);

2, 4 и 5 - установка В, L = 50мм (зона разряда ниже по течению газа, чем зона горения), соответственно S = 1; 0,85 и 0,75;

б и 7 - установка В, L = 0мм (совмещение зоны разряда и зоны горения), соответственно S = 0,9 и 0,85;

8.9 и 10 - установка С, соответственно S = 0,95; 0,82 и 0,77.

На установке С были также проведены исследования влияния на эффективность конверсии заполнения керамической крошкой послеразрядной зоны (рис.4, справа). Внутрь засыпки вводилась термопара и измерялась её температура. Типичное измеренное значение составляло 1300°С. Ожидаемого увеличения степени конверсии за счёт высокотемпературных гетерогенных каталитических процессов на поверхности керамической крошки не наблюдалось.

При работе с керамической крошкой наблюдался медленный непрерывный рост перепада давления на слое крошки за счёт закупоривания каналов сажей. Рост давления был полностью устранён добавкой паров воды к топливо-воздушной смеси перед подачей в плазмотрон в количестве (в расчёте на полное количество атомов С топлива).

Сравнение эффективности воздействия плазменного и теплового энерговклада можно в принципе осуществить путём нагрева реагентов через стенку или помещения в поток нагретого тела. Однако, из-за высокой температуры процесса реальное осуществление такого эксперимента проблематично. Также представляется сомнительным корректность прямого сравнения результатов по воздействию разряда в реальном эксперименте с результатами моделирования теплового воздействия на процесс, поскольку в этом случае различия будут обусловлены не только природой воздействия, но и различием между реальным процессом и упрощённым модельным. В данной работе влияние разряда на степень конверсии сравнивалось с влиянием дополнительного Лнерговыделения от полного сгорания части топлива. Это сравнение проводилось и для реального эксперимента, и для модельного расчёта. Методика вычисления параметров сравнения описана в главе. 2- При 8<1 в системе протекают одновременно парциальное окисление и полное сгорание, причём полное сгорание всегда протекает полностью (кислорода в продуктах во всех экспериментах обнаружено не было). Из уравнений (1) и (2), определения а и 8 можно найти максимальную долю топлива (ХМ11и =

которая может перейти в синтез-газ, остальная часть (1-

амакС) полностью сгорит. Зависимость СХмакс(8) показана на рис.6 (кривая 5). Для части топлива естественно ввести степень конверсии которая

достигает значения 1 при полном протекании парциального окисления.

Таким образом, в системе имеются следующие энерговыделения, стимулирующие процесс парциального окисления части топлива предваритель-

ный нагрев исходных реагентов, разряд, собственное энерговыделение парциального окисления и подогрев от продуктов полного сгорания части топлива (1-Имакс)- Энерговклад от предварительного нагрева оставался практически одинаковым во всех экспериментах. Кроме него, внешними по отношению к парциальному окислению являются энерговклады от разряда и нагрева продуктами полного сгорания (£г„р)- Путём анализа зависимости а ОТ £р,,ф и Б,ор проводилось сравнение эффективности воздействия на процесс парциального окисления разряда и подогрева продуктами полного сгорания. При этом удельные энерговклады выражались в безразмерном виде как отношение мощности соответствующего воздействия к мощности полного сгорания части топлива 0Смакс (т.е. к высшей теплоте сгорания, 46,5 МДж/кг для керосина). Такая форма удобна для анализа разных видов топлива (модельный расчёт проводился для изооктана).

а*

2 ' У/

У У <У

О 5 10 15 20

Бразр + 2ПОр , % от высшей теплоты сгорания топлива

Рис 10 Зависимость относительной степени конверсии от суммы удельного энерговклада разряда и нагрева продуктами полного сгорания части топлива.

I и 2 - изменение сгор при постоянном ерир; 3 и 4 - изменение ермр при постоянном ег„р: для кривых 3 и 4 параметр Б * 0.85 и 0,75.

На рис.10 приведены зависимости относительной степени конверсии от суммарного энерговклада разряда и нагрева продуктами полного сгорания при варьировании одного из членов суммы. Из сравнения кривых видно, что

разрядный энерговклад £разр обладает большей эффективностью по сравнению с £гор. В экспериментах было получено существенно большее количество данных, при которых одновременно изменялись оба энерговклада. Поэтому проводилась обработка зависимости а (£разр; £гор) как функции двух переменных, после чего было получено отношение

Для определения термического или нетермического действия разряда, потребовалось, однако, провести модельный расчёт, в котором сравнивалось воздействие на процесс парциального окисления внешнего теплового источника с подогревом реагентами полного сгорания части топлива.

Глава 4 посвящена численному моделированию кинетики парциального окисления жидкого углеводородного топлива. Расчёт проводился с помощью пакета программного обеспечения "Chemical workbench".

Рис.11. Пример кинетического расчёта состава продуктов парциального окисления изооктана при начальной температуре смеси 900К.

В качестве топлива выбран изооктан. Для него в "Chemical workbench" имеется полная протестированная кинетическая схема процесса окисления, содержащая 842 реакции. На рис.11 показан пример рассчитанной зависимости состава продуктов парциального окисления от времени. Предполагалось, что фронт горения (резкий скачок температуры смеси и изменение состава) соответствует в эксперименте моменту воспламенения смеси от разряда, далее реагенты находятся в послеразрядной зоне некоторое время т, определяемое объёмом реакционной зоны, расходом исходных реагентов и температурой продуктов. Характерное значение X ~ 2*10'2С. Спустя это время после прохождения фронта на расчётных кривых фиксировался состав продуктов. В расчёте изменялось соотношение S исходных реагентов. Вклад энергии от разряда в расчёте принимался тепловым и сводился к предварительному нагреву смеси.

а'

2yÂ

// / /'/ к / ' N

/ / / / / У у/ У

О ! 10 15 20

Epajp + Er0p I % от высшей теплоты сгорания топлива

Рис 12. Расчетная зависимость относительной степени конверсии от суммы удельного энерговклада от разряда (тепловой нагрев) и от нагрева продуктами полного сгорания части топлива

1.2 н 3 - изменение cp»ip при постоянном е,„р: 3 и 4 - изменение е,„р при постоянном ер!1,р: для кривых 1.2 и 3 параметр S = 1,0,9 и 0.8.

На рис.12 показан результат расчёта зависимости относительной степени конверсии от величины суммарного энерговклада, аналогично рис.10. В

модельном эксперименте наблюдался более резкий рост степени конверсии, начиная с несколько меньшего значения степени конверсии, однако отношение

для начальных участков кривых 2 и 3, близких по величине

С&разр С£п>р

энерговкладов и соотношению реагентов к условиям эксперимента, с хорошей точностью совпало со значением, приведённым выше при описании результатов эксперимента. Таким образом, наблюдаемую эффективность плазменного энерговклада можно объяснить вводом всей энергии разряда во фронт горения (зону с максимальной температурой). Меньшую эффективность подогрева продуктами полного сгорания части топлива можно объяснить тем, что величина этого подогрева увеличивается при снижении температуры процесса, т.е. тепло вкладывается не только во фронте горения, но и в процессе охлаждения продуктов (рис.11, справа) за фронтом результате протекания эндоэргических процессов конверсии остаточных углеводородов с водой и также образующимися во фронте. Отметим, что по этой же причине меньшей, по сравнению с разрядом эффективность обладал бы нагрев через стенку. Это подтверждается также наблюдаемой на установке В меньшей эффективностью плазменного энерговклада в уже воспламенившиеся реагенты. Кроме того, в результатах расчёта наблюдается достаточно хорошая линейность начального участка кривых роста степени конверсии (кривые 1-3 на рис.12), что позволяет пренебречь влиянием неоднородности плазменного процесса. В случае нелинейной, например, квадратичной зависимости повышенная эффективность воздействия разряда могла бы быть объяснена обработкой разрядом меньшего объёма реагентов, но с непропорционально большей эффективностью.

В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы:

1. Разработана конструкция плазменного конвертора на основе коаксиального СВЧ-плазмотрона атмосферного давления и создан экспериментальный стенд для исследования конверсии углеводородного топлива в синтез-газ.

2. Показано, что для каждого значения удельного плазменного энерговклада существует определённое оптимальное соотношение реагентов, при котором степень конверсии достигает максимального значения, при увеличении удельного разрядного энерговклада оптимальное соотношение реагентов сдвигается в сторону богатых топливом смесей.

3. Показана большая эффективность воздействия разряда на фронт горения по сравнению с обработкой разрядом продуктов парциального окисления за фронтом.

4. Разработана методика для сравнения эффективности воздействия на процесс парциального окисления плазменного энерговклада и подогрева от полного сгорания части топлива. Показана большая эффективность воздействия разряда.

5. Проведён расчёт кинетики процесса парциального окисления изооктана. Путём сравнения с экспериментальными результатами показано, что наблюдаемая эффективность разряда объясняется вводом всей энергии разряда во фронт пламени и соответствующим увеличением температуры во фронте.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. А.И. Бабарицкий, И.Е. Баранов, М.Б. Бибиков, С.А. Дёмкин, М.А. Деминский, В.К. Животов, Г.М. Коновалов, Г.В. Лысов, А.С. Московский, Б.В. Потапкин, В.Д. Русанов, Р.В. Смирнов, М И. Стрелкова, Н.Г. Чебаньков, Ф.Н. Чебаньков. «Плазмокаталитическая переработка углеводородного сырья и моторных топлив. Разработка бортового автомобильного плазменного конвертора жидкого топлива в синтез-газ». Препринт ИАЭ-6302/13 РНЦ «Курчатовский институт», Москва, 2003,41 стр.

2. В.Д. Русанов, А.И. Бабарицкий, И.Е. Баранов, М.Б. Бибиков, МА Деминский, С.А. Дёмкин, В.К. Животов, Г.М. Коновалов, Г.В. Лысов, А.С. Московский, Б.В. Потапкин, Р.В. Смирнов, Ф.Н. Чебаньков. «Неравновесное воздействие плазмы микроволнового разряда атмосферного давления на процесс конверсии метана и керосина в синтез-газ», ДАН, 2004, т. 395, № 5, стр.637-640.

3. А.И. Бабарицкий, И.Е. Баранов, М Б. Бибиков, С.А. Дёмкин, В.К. Животов, Г.М. Коновалов, Г.В. Лысов, А.С. Московский, В.Д. Русанов, Р.В.Смирнов, Ф.Н. Чебаньков. Процессы парциального окисления углеводородов, стимулированные плазмой СВЧ-разряда атмосферного давления. ХВЭ..2004, т. 38, № 6, стр. 456-460.

4. М.Б. Бибиков, Е.Н. Герасимов, Г.М. Коновалов, А.С. Московский, Р.В. Смирнов. Исследование процесса конверсии керосина в синтез-газ в стационарном СВЧ-разряде атмосферного давления. XLIV научная конференция МФТИ. «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». Труды конференции. Часть IV. Москва - Долгопрудный. 23-30 ноября 2003г., стр. 17.

5. М.Б. Бибиков, Г.М.Коновалов, А.С.Московский, Р.В. Смирнов, О.В. Сытнов. Влияние микроволнового разряда на процесс парциального окисления керосина. XLVI научная конференция МФТИ. «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». Труды конференции. Часть IV. Москва - Долгопрудный. 28-29 ноября 2ООЗг, стр. 102-103.

¥¿3924

БИБИКОВ МАКСИМ БОРИСОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПАРЦИАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ

ЖИДКОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА В ФАКЕЛЬНОМ СВЧ-РАЗРЯДЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

01.04.08 • физика плазмы

Подписано в печать 16.1.12004. Формат 60 х 84 Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. Уч.- изд. л. 19,3. Тираж 70 экз.

Заказ № ф-219.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский физико-технический институт (государственный университет) Отдел автоматизированных издательских систем "ФИЗТЕХ-ПОЛИГРАФ" 141700, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., 9

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Бибиков, Максим Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК.

МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ.

2.1. Описание экспериментальных установок.

2.1.1. Схема А. Маломощный (до 0,7кВт) факельный СВЧ-плазмотрон.

2.1.2. Схема В. Факельный СВЧ-плазмотрон с изменяемым положением разряда и мощностью до 4 кВт.

2.1.3. Схема С. Факельный СВЧ-плазмотрон мощностью до 6 кВт с теплоизолированной послеразрядной зоной.

2.1.4. Свойства факельного СВЧ-разряда атмосферного давления.

2.2. Методика обработки результатов.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. Результаты экспериментов на установке А.

3.2. Результаты экспериментов на установках В и С.

3.3. Зависимость сиепени конверсии от удельных плазменных энергозатрат.

3.4. Исследование подавления сажеобразования путём добавления паров воды.

3.5. Сравнение эффективности воздействия на степень конверсии плазменного и теплового энерговкладов.

Глава 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПАРЦИАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЖИДКОГО УГЛЕВОДОРОНОГО

ТОПЛИВА.

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование процесса парциального окисления жидкого углеводородного топлива в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления"

Получение синтез-газа (смесь Н2 и СО) из углеводородных топлив в масштабах производительности, существенно меньших по сравнению с имеющимися в химической промышленности, представляет большой практический интерес в связи с многочисленными возможными применениями синтез-газа. К таким применениям можно отнести использование синтез-газа в качестве топлива для твёрдооксидных топливных элементов в стационарных малогабаритных бытовых энергоустановках. Он также может быть использован в качестве сырья для получения водорода, который, в свою очередь, является топливом в стационарных и бортовых энергоустановках на основе твёрдополимерных топливных элементов. В связи с транспортными приложениями следует отметить, что получение водорода на борту из жидких топлив (с использованием уже имеющейся инфраструктуры их распределения) имеет определённые преимущества в плане безопасности перед хранением водорода на борту в сжатом или жидком виде. Синтез-газ может быть использован в качестве относительно малой добавки к топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания и других устройств для сжигания углеводородов, что позволяет управлять процессом горения и оптимизировать его с целью повышения эффективности двигателя или снижения выброса вредных компонентов в выхлопных газах. Другой подход к снижению вредных выбросов (Ж)х) двигателей внутреннего сгорания заключается в использовании каталитических адсорберов, синтез-газ при этом выступает в качестве эффективного восстановителя адсорбента на стадии его регенерации.

Для перечисленных применений, в особенности для приложений на транспорте, использование традиционных каталитических методов получения синтез-газа, таких как паровая и углекислотная конверсия углеводородов, наталкивается на значительные трудности. Эти трудности обусловлены относительной инерционностью катализаторов, чувствительностью к загрязнению сажей и соединениями серы, плохой переносимостью вибрации и частой смены режимов работы. Поэтому проводятся исследования альтернативных способов получения синтез-газа из моторных топлив.

В химической промышленности для получения синтез-газа и водорода из тяжёлых фракций нефти используется процесс парциального окисления топлива чистым кислородом (БЬеИ-процесс). Это процесс проводят без использования катализатора. Для транспортных приложений гораздо более целесообразно использовать не кислород, а воздух:

СтНп + т/2 02 + (N2) п/2 Н2 + ш СО + (Ы2) + С> (1)

Согласно термодинамическим расчётам, топливо при этом практически полностью переходит в синтез-газ. В таб.1 приведены результаты расчёта равновесного состава продуктов для процесса парциального окисления изооктана (СвН^) воздухом при стехиометрическом соотношении исходных реагентов и различных начальных температурах смеси.

Продукты реакции Начальная температура

450К 500К 600К 670К н2 26,6 26,8 27,0 27,1

СО 23,3 23,6 24,0 24,1

N2 48,7 48,6 48,6 48,5 со2 0,3 0,2 0,08 0,04

Н20 0,4 0,3 0,1 0,07

СН4 0,2 0,2 0,1 0,07

Ста(сажа) 0,4 0,3 0,1 0,04

Конечная температура Таб.1. Равновес изооктана возду 1128К ный состав прод хом при различны 1157К уктов (в об.%) к начальных темпе 1126К >еакции парциаль ратурах смеси. 1281К юго окисления

В реальности, однако, из-за кинетических ограничений с достаточной скоростью нарабатывается лишь около половины максимально возможного количества синтез-газа. Это проиллюстрировано на рис.1 на примере кинетического расчёта процесса парциального окисления изооктана воздухом (методика расчёта описана в главе 4). об.% тдо3к

1. —1—г—1—1.1.4.Л. .1.11 .1—!. ; ; ; 1

ОД 1

Рис.1. Пример кинетического расчёта состава продуктов парциального окисления изооктана при начальной температуре смеси 900К.

Из рис.1 видно, что за фронтом горения (резкое скачкообразное изменение температуры и состава) продолжается медленная (шкала времени логарифмическая) наработка синтез-газа в результате реакции паров воды и углекислого газа с остаточными углеводородами, которые также образуются во фронте. Состав продуктов, близкий к равновесному, может быть получен лишь за очень большие времена (>103 ч- 104с) нахождения реагентов в реакторе, что неприемлемо для практических применений. Таким образом, для увеличения выхода полезного продукта процесс необходимо тем или иным образом ускорить. Данная работа посвящена исследованию плазменной стимуляции процесса парциального окисления керосина воздухом в факельном СВЧ-разряде атмосферного давления. Выбор топлива обусловлен тем фактом, что по сравнению с бензином керосин существенно менее взрывоопасен.

Плазма достаточно широко используется для проведения химических процессов [1-3]. Свойства плазмы, такие как степень неравновесности (различие между температурой электронов, поступательной и колебательной температурами), степень ионизации, пространственная неоднородность, импульсный или стационарный режим генерации, существенно влияют на механизм её воздействия на химический процесс. Равновесная горячая плазма (~1(ГК) дугового разряда является эффективным нагревателем, позволяющим вводить энергию в уже достаточно сильно разогретые реагенты (что имеет место в случае парциального окисления, которое является экзотермическим процессом). Воздействие неравновесной плазмы особенно эффективно тогда, когда она является генератором активных частиц (радикалов, возбуждённых молекул, ионов), которые могут участвовать в цепных процессах, что существенно снижает плазменные энергозатраты на дополнительное количество продукта, т.е. повышает эффективность процесса [4, 5]. Также следует отметить возможный положительный эффект от сильной пространственной неоднородности разрядной системы при наличии относительно небольшой, но сильно разогретой области. Положительное влияние плазмы на процесс парциального окисления может происходить благодаря любому указанному фактору. Таким образом, помимо определения общих характеристик плазмохимического процесса парциального окисления достаточно актуальным представляется и выяснение механизма положительного воздействия плазмы на процесс с целью дальнейшего повышения его эффективности.

Цели диссертационной работы:

В процессе работы были поставлены и решены следующие задачи:

• разработка конструкции плазменного конвертора топлива в синтез-газ;

• усовершенствование конструкции конвертора с целью минимизации тепловых потерь из реакционной зоны;

• определение оптимального взаимного расположения зоны горения и зоны разряда;

Заключение диссертации по теме "Физика плазмы"

Основные выводы диссертационной работы:

1 о

4. Разработана методика для сравнения эффективности воздействия на процесс парциального окисления плазменного энерговкдзда и подогрева от полного сгорания части топлива. Показана большая эффективность воздействия разряда.

Ь о

Автор выражает благодарность своим научным руководителям академику В.Д. Русанову и Р.В. Смирнову, а также В.К. Животову, А.И. Бабарицкому, Б.В. Потапкину, М. Стрелковой, A.C. Московскому, Г.М. Коновалову и М.А. Деминскому за большую помощь в проведении работы.

1. В.Д. Русанов, А.А. Фридман. Физика химически активной плазмы. - М.: Наука, 1984.

2. В.К. Животов, В.Д. Русанов, А.А. Фридман. Диагностика неравновесной химически активной плазмы. - М.: Энергоиздат, 1985.

3. J1.C. Полак, А.А. Овсяников, Д.И. Словенецкий, Ф.Б. Вурзель. Теоретическая и прикладная плазмохимия. - М.: Наука, 1975. ь о

4. В.Д. Русанов, К. Этьеван, А.И. Бабарицкий и др. Эффкт плазменного катализа на примере диссоциации метана на водород и углерод. - ДАН, 1997, т.354, №2, с.213-215.

5. С.В. Потехин, Б.В. Потапкин, М.А. Деминский и др. Эффект плазменного катализа при разложении метана. - ХВЭ, 1997,т.ЗЗ, №1, с.59-66.

6. L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich. Plasma reformer / fuel cell csystem for decentralized power applications. Preprint MIT PSFC/JA-95-14. (Статьи [6-16] доступны по адресу http://vvww.psfc.mit.edu/librarv/preprints.html в Интернете).

7. L. Bromberg, A. Rabinovich, N. Alexeev and D.R. Cohn. Plasma reforming of diesel fuel. Preprint MIT PSFC/JA-99-4.

8. L. Bromberg, D.R. Colin, A. Rabinovich, N. Alexeev, A. Samokhin, R. 0

Ramprasad, S. Tamhankar. System optimization and cost analysis of plasma catalytic reforming of hydrocarbons. Preprint MIT PSFC/JA-99-17.

9. L. Bromberg, A. Rabinovich, N. Alexeev and D.R. Colin. Plasma Catalytic Reforming of Natural Gas. Preprint MIT PSFC/JA-99-JA-16.

10. L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich, N. Alexeev, J.B. Green, Jr. N. Domingo, J.M.E. Storey, R.M. Wagner, J.S. Armfield. Experimental evaluation of SI engine operation suppliment by hydrogen rich gas from a compact plasma boosted reformer. Preprint MIT PSFC/JA-99-32. 0

11. L. Bromberg, D.R. Colin, A. Rabinovich and N. AJexeev. Hydrogen manufactuting using low current, non-thermal plasma boosted fuel converters. Preprint MIT PSFC/JA-00-39.

12. L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich, J. Heywood. Emissions reductions using hydrogen plasmatron fuel conberters. Preprint MIT PSFC/JA-00-7.

13. L. Bromberg, A. Rabinovich. Homogeneous charge compression ignition control by the use of plasmatron fuel converter technology. Preprint MIT PSFC/JA-01-18!

14. L. Bromberg, D.R. Cohn, J. Heywood, A. Rabinovich. Onboard Plasmatron generation of Hydrogen rich gas for diesel engine exhaust aftertreatment and other application. Preprint MIT PSFC/JA-02-30.

15. L. Bromberg, S. Crabe, A. Rabinovich, Y. Kong, D.R. Cohn, J. Heywood, N. Alexeev, A. Samokhin. Hydrogen generation from plasmatron reformers: A promising technology for Nox adsorber regeneration6 and other automotive applications. Preprint MIT PSFC/JA-03-27.

16. K. Hadidi, L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich, N. Alexeev, A. Samokhin. Plasma catalytic reforming of biofiiels. Preprint MIT PSFCftA-03-28.

17. L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich, N. Alexeev, A. Samokhin, R. Ramprasad, S. Tamhankar. System optimization and cost analysis of plasma catalytic reforming of natural gas. International Journal of Hydrogen Energy, 25 (2000), 1157- 1161.

18. L. Bromberg, D.R. Cohn, A. Rabinovich, J.E. Surma, J. Verden. Compact o plasmatron-boosted hydrogen generation technology for vehicular application. International Journal of Hydrogen Energy, 24 (1999), 341-350.

19. H.Sekiguchi, Y.Mori. Steam plasma reforming using microwave discharge. Thin solid films, 435 (2003), pp.44-48.

20. A.Fridman, S. Nester, L.A. Kennedy, A. Saveliev, O. Mutaf-Yardimci. Gliding-arc discharge. Progress in energy and combustion science, 25 (1999), pp.211-231.

21. O. Mutaf-Yardimci. Plasma catalysis in hydrocarbon processing by using non-equilibrium plasma discharges. Dissertation abstracts international, 62 (2002), 03, p.1543.

22. A. Czernichowski, Glidarc - I Assisted Partial Oxidation of Gaseous iL

Hydrocarbons. Proc. of 14 International Symposium on Plasma Chemistry, 2-6 August 1999, Prague, p. 2625.

23. К. Iskenderova, P. Porshev, A. Gutsol, A. Saveliev, A. Fridman, L. Kennedy, T. Rufael, "Methane conversion into syn-gas in gliding arc discharge". Proc. of 15th International Symposium on Plasma Chemistry, 2001, Orleans, p.2849.

24. У.Л. Лом, А.Ф. Уильяме. Заменители природного га за. Производство и свойства. Пер. с англ. Т.М. Пьянковой и др. М.: - Недра, 1979.

25. М.А. Репа, J.P. Gomez, J.L.G. Fierro. New catalytic routes for syngas and hydrogen production. Applied Catalysis A: General, 144 (1996), pp.7-57.

26. J.M. Cormier, I. Rusu. Syngas production via methane steam reforming with oxygen: plasma reactors versus chemical reactors. J. Phys. D: Appl. Phys., 34 (2001), pp. 2798-2803.

27. A.K. Avci, Z.I. Onsam, D.L. Trimm. On-board fuel conversion for hydrogen fuel cells: comparison of different fuels by computer simulations. Applied Catalysis A: General, 216 (2001), pp.243-256. t о

28. A.B. Вишняков, H.B. Яковлева, В.А. Чащин, B.H. Фатеев. Возможности и ограничения методов получения и каталитической очистки водорода для топливных элементов автомобилей. Химическая технология, №2, 2002, в разд. "Каталитические процессы", с.2-10.

29. J.D. Cobine and D.A. Wilbur. The electronic torch and related high frequency phenomena. Journal of Applied Physics. - June 1951, Volume 22, Issue 6, pp.

835-841. ь 0

30. A. Bogaerts, E. Neyts, R. Gijbels, J. Mullen. Gas discharges plasmas and their applications. Spectrochimica Acta Part B, 57 (2002), p.609 - 658.

31. Q. Jin, W. Yang, F. Liang, H. Zhang, A. Yu, Y. Cao, J. Zhou, B. Xu. Recent advances in microwave plasma torch atomic emissiori spectroscopy, iournal of Analytical Atomic Spectrometry, May 1998, Vol. 13, pp.377 - 384.

32. M. Moisan, G. Suave, Z. Zakrzewski and J. Hubert. An atmospheric pressure waveguide-fed microwave plasma torch: the TIA designe. Plasma Sources Sci. Technol. - 1994, 3, pp. 584-592.

33. S.I. Gritsinin, I.A. Kossyi, N.I.Malykh, M.A. Misakyan, S.M. Temchin, Y.B.

Bark. Plasma coaxial discharge as a new type of the microwave surface wave th ь discharge. Proc. of 14 International Symposium on Plasma Chemistry,

August 2-6,1999, Prague, p. 675-680.

34. И.В. Лебедев. Техника и приборы СВЧ, т.1. - М.: Высшая школа, 1970.

--4 35. Ю.Д. Королёв, Г.А. Месяц. Физика импульсного пробоя. - М.: Наука, 1991.

36. Техника высоких температур./ Под ред. И.Э. Кэмпбелла. - М.: ИЛ, 1959.

37. Yu.M. Dmitrenko, S.A. Zhdanok, V.G. Minkina. Hydrogen generation by k о partial oxidation of rich kerosene-air mixtures in filtration combustion waves. VIII International Conference ICHMS, 2003.Hygrogen materials science and chemistry of carbon nanomaterials. Sudak - Crimea -Ukraine. September 1420, 2003, pp. 998-999.

38. K.B. Добрего, C.A. Жданок. Физика фильтрационного горения газов. -Мн.: Ин-т тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАНБ, 2002.

39. Ю.В. Иванов. Основы расчёта и проектирования газовых горелок. - М.: Гостоптехиздат, 1963.

40. Е.С. Щетинков. Физика горения газов. - М.: Наука,ь1965. 0

41. Физические величины. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. ~ М.: Энергоатомиздат, 1991.

42. Низкотемпературная плазма, т. 6. ВЧ- и СВЧ- плазмотроны./ Под ред. i д.т.н. C.B. Дресвин и член-кор. РАН В.Д. Русанова. - Новосибирск: Наука. Сиб отд-ние, 1992.

43. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т-2. Под ред. В.Е. Фортова. М.: - Наука, 2000.

44. Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. Искровой разряд. - М.: Изд-во МФТИ, 1997.

45. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда. - М.: Наука, 1992. ч 46 R.M. Бате::ин, £1.11 Климовский, Г.В. Лысов, В.Н. Троицкий. СВЧ-генераторы плазмы: Физика, техника, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

47. Е. M. Barkhudarov, S. I. Gritsinin, G. V. Dreden, V. Yu. Knyazev, V. A. ь о

Kop'ev, I. A. Kossy, M. A. Misakyan, G. V. Ostrovskaya, and V. P. Silakov. Repetitive Torch in a Coaxial Waveguide: Temperature of the Neutral Component. Plasma Physics Reports, v.30(6), p. 531-541, June 2004.

48. A.A. Бобров, A.A. Валеева, В.M. Лелёвкин. Исследование характеристик ламинарного потока в канале СВЧ-плазмотрона. - Фрунзе: Илим, 1986.

Ь О

49. Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических являений. - М.: Наука, 1966.

50. Ph.G. Rutberg. Some plasma environmental technologies developed in Russia. Plasma Sources Sci. Technol, 11 (2002), A159-A165.

51. Краткий справочник физико-химических величин, под ред. °К. П. Мищенко и А. А. Равделя, Л.: Химия, 1967.

52. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.2. Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко и др. - М: Энергоатомиздат, 1987.

53. М. Deminsky, V. Chorkov, G. Belov, I. Cheshigin, A. Knizhnik,E. Shulakova, M. Shulakov, I. Iskandarova, V. Alexandrov, A. Petrusev,I. Kirillov, M. Strelkova, S. Umanski, B. Potapkin. Chemical Workbench—

Ь о integrated environment for materials science. Computational Materials Science, 28 (2003), pp. 169-178.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. А.И. Бабарицкий, И.Е. Баранов, М.Б. Бибиков, С.А. Дёмкин, МА. Деминский, В.К. Животов, Г.М. Коновалов, Г.В. Лысов, A.C. Московский, Б.В. Потапкин, В.Д. Русанов, Р.В. Смирнов, М.И. Стрелкова, Н.Г. Чебаньков, Ф.Н. Чебаньков. «Плазмокаталитическая переработка углеводородного сырья и моторных топлив. Разработка бортового автомобильь о ного плазменного конвертора жидкого топлива в синтез-газ». Препринт ИАЭ-6302/13 РНЦ «Курчатовский институт», Москва, 2003, 41 стр.

2. В.Д. Русанов, А.И. Бабарицкий, И.Е. Баранов, М.Б. Бибиков, М.А. Деминский, С.А. Дёмкин, В.К. Животов, Г.М. Коновалов, Г.В. Лысов, A.C. Московский, Б.В. Потапкин, Р.В. Смирнов, Ф.Н. Чебаньков. «Неравновесное воздействие плазмы микроволнового разряда атмосферного давления на процесс конверсии метана и керосина в синтез-газ», ДАН, 2004, т. 395, № 5, стр. 637-640.

3. А.И. Бабарицкий, И.Е. Баранов, М.Б. Бибиков,, С.А. Демкин, В.К. о

Животов, Г.М. Коновалов, Г.В. Лысов, A.C. Московский, В.Д. Русанов, Р.В.Смирнов, Ф.Н. Чебаньков. Процессы парциального окисления углеводородов, стимулированные плазмой СВЧ-разряда атмосферного давления. ХВЭ, 2004, т. 38, № 6, стр. 456-460.

4. М.Б. Бибиков, E.H. Герасимов, Г.М. Коновалов, A.C. Московский, Р.В. Смирнов. Исследование процесса конверсии керосина в синтез-газ в стационарном СВЧ-разряде атмосферного давления. XLIV научная конференция МФТИ. «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». Труды конференции. Часть IV. Москва -Долгопрудный. 23-30 ноября 2001г., стр. 17.

5. М.Б. Бибиков, Г.М.Коновалов, А.С.Московский, Р.В. Смирнов, О.В. Сытнов. Влияние микроволнового разряда на процесс парциального окисления керосина. XLVI научная конференция МФТИ. «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». Труды конференции. Часть IV. Москва-Долгопрудный. 28-29 ноября 2003г., стр. 102-103.

Заключение.