Кафедра ТПиА НОЦ №2

Научно-образовательный центр
«Химическая инженерия и наноматериалы»

Деятельность
Образовательные программы

• Учебно-исследовательская работа студентов и дипломное проектирование по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»

• Научно-исследовательская работа аспирантов и соискателей по специальности «Процессы и аппараты химических технологий»

Научно-производственная деятельность 

• Сравнительные испытания гетерогенных катализаторов в различных процессах

• Исследование кинетических закономерностей каталитических процессов

• Экспериментальная оптимизация режимных параметров

• Экспериментальное исследование параметров математических моделей каталитических реакторов

• Экспериментальное исследование процессов переноса в аппаратах различного типа

• Получение исходных данных для разработки технологической схемы и реализации новых технологических процессов

• Консультации по выбору принципиальных решений при создании новых технологических процессов

Направления НИР 

• Фундаментальные основы разработки и создания новых высокоэффективных тепломассообменных процессов, аппаратов и химических реакторов

• Технологические основы синтеза наноструктурных материалов

• Технологии водородной энергетики

• Гетерогенные каталитические процессы

• Физико-химические основы очистки газов от сероводорода на основе селективного окисления в присутствии наноструктурных углеродных катализаторов

• Технологические основы производства наноструктурных углеродсодержащих композитов

• Создание биосовместимых материалов, в том числе на основе наноуглеродных материалов

• Технологии безотходной переработки природных ресурсов

• Энергосберегающие процессы и аппараты

• Технологии переработки и утилизации техногенных отходов, включая каталитические методы защиты окружающей среды

• Технологии производства топлив и энергии из органического сырья

Оборудование

• Лабораторная планетарная мельница АГО-2С

Производитель: ООО «НОВИЦ» (Россия), 2008
Назначение: тонкий и сверхтонкий размол неорганических, твердых и сверхтвердых материалов
Область применения:
• механохимическая активация неорганических материалов
• смешивание сухих материалов и суспензий
• извлечение трудно растворимых материалов в среде растворителя
• синтез новых материалов, смесей, катализаторов
Особенности и возможности: для эксперимента требуется минимальное количество образца

Характеристики:
• режим работы – дискретный
• максимальный исходный размер частиц материала – 3 мм
• размер частиц на выходе – от 0.5 до 3 мкм
• 2 барабана объемом по 135 мл
• мелющие тела – стальные и керамические шары
• охлаждающая жидкость – вода
• частота вращения барабанов в переносном движении – 1 290, 1 820, 2 220 об/мин.
• центробежное ускорение мелющих тел – 300, 600, 1 000 м/с2
• мощность электродвигателя – 1,5 кВт

• Установка для исследования гетерогенных каталитических процессов

Назначение: исследование процессов каталитического пиролиза углеводородов с получением
нановолокнистого углерода и водорода
Особенности и возможности:
• исследования различных гомогенных и гетерогенных реакций, в том числе реакций
пиролиза, окисления, гидрирования, дегидрирования и т. д.
• подготовка трехкомпонентной смеси с заданными концентрациями компонентов и точное
дозирование исходной смеси в реакторы
• контролируемый нагрев и термостатирование реакторов в диапазоне от 50 до 800 °С
• хроматографическое определение состава газовых потоков
• создание виброожиженного слоя катализатора в реакторе с возможностью варьирования
параметров виброожижения
• одновременное проведение трех экспериментов с независимыми друг от друга
технологическими параметрами
• проведение экспериментов в присутствии паров воды (до 100 %)
• проведение экспериментов по моделированию многоступенчатой технологической схемы
ведения процесса

• Кинетическая установка

Назначение: исследование кинетических закономерностей различных гомогенных и гетерогенных реакций, в частности, каталитических реакций разложения углеводородов С1–С4 на водород и нановолокнистый углерод

Особенности и возможности:

• подготовка трехкомпонентной смеси с заданными концентрациями компонентов и точное

дозирование исходной смеси в реакторы

• контролируемый нагрев и термостатирование реакторов в диапазоне от 50 до 800 °С

• хроматографическое определение состава газовых потоков

• поддержание постоянных режимных параметров в интервале до 40 часов

• одновременное проведение двух экспериментов с независимыми друг от друга

технологичес- кими параметрами

• осуществление процесса в условиях виброожиженного слоя с возможностью варьирования

параметров виброожижения

• Пилотная установка непрерывного каталитического производства нановолокнистого углерода (НВУ)

Назначение: исследование крупномасштабного производства НВУ в непрерывном режиме,

отработка технологических режимов процесса с учетом масштабных эффектов и наработки

крупных опытных партий

Характеристики: осуществление процесса при температурах до 700 °С при атмосферном и повышенном давлении, производительность – до 0,5 кг/час

Основные научные, учебные и производственные результаты, полученные в 2010-2012

годах

• разработаны научные и технологические основы разработки твердооксидных топливных элементов с пониженными рабочими температурами и блока генерации водорода применительно к созданию автономных энергоустановок

• разработаны методы приготовления биметаллических катализаторов селективного каталитического пиролиза углеводородов С2-С4 с получением водорода и нановолокнистого углерода

• выполнено комплексное экспериментальное исследование процесса получения водорода каталитическим пиролизом углеводородов С1-С4 в диапазоне температур 500-800°С и давлениях до 8 атм., установлены закономерности изменения концентраций продуктов пиролиза, выхода водорода и нановолокнистого углерода, селективности по водороду в зависимости от температуры, давления, состава исходного углеводородного газа и состава катализатора

• исследованы закономерности изменения структурных и текстурных характеристик углеродных нановолокон в зависимости от состава углеводородного сырья, состава катализатора и температуры процесса каталитического пиролиза углеводородов

• разработан проточный каталитический реактор с виброожиженным слоем катализатора для производства водородсодержащего газа производительностью 1000 л/ч, обеспечивающий работу твердооксидного топливного элемента мощностью 0.5 кВт

• разработаны научные и технологические основы создания автономных источников водорода производительностью не менее 2.4 м3 в час

Учебные результаты

• разработаны циклы лекций «Альтернативные методы получения водорода», «Топливные элементы», «Синтез и свойства нановолокнистых углеродных материалов», введенные в состав дисциплин «Нетрадиционные процессы и аппараты химической технологии», «Химико-технологические процессы и аппараты смежных отраслей» и «Общая химическая технология»

• разработана программа курсовой работы «Термодинамический расчет показателей процесса получения водорода и нановолокнистого углерода из углеводородных газов с учетом размеров образующейся конденсированной фазы углерода» для дисциплины «Химическая термодинамика»

• разработаны программы лабораторных практикумов «Электрохимические генераторы на основе топливных элементов», «Водородная энергетика», «Свойства нановолокнистых углеродных материалов», в рамках дисциплины «Нетрадиционные процессы и аппараты химической технологии»

Контактные данные:

 НГТУ, корпус 5, к. 228
Тел.: (383) 346-08-01
Эл. почта: tpanstu@ngs.ru