Abstract
The main products of high-temperature pyrolysis of methane are carbon and hydrogen. Due to their unique physical and chemical properties, pyrocarbon and pyrographite can be used in various industries and energy. Hydrogen is an energy-efficient and environmentally friendly energy carrier. Despite the large number of research works on methane pyrolysis, carrying out of this process in the electrothermal fluidized bed (ETFB) is not studied enough.
 The purpose of the study is to determine the thermophysical characteristics of the process of methane pyrolysis (the main products of the reaction are hydrogen and pyrocarbon) in reactors with different types of ETFB.
 The temperature of the complete disposition of methane to carbon and hydrogen is 800 K. This value is based on the thermodynamic calculations.
 A laboratory and a pilot plant with a different type of ETFB have been created for this process.
 Experimental studies of the process of methane pyrolysis had been carried out on these plants and experimental data were compared with the calculations.
 The method which allows to determine the amount of precipitated carbon has been developed. It is based on the gas analysis data. Nusselt's criterion for different types of reactors with ETFB has been calculated.
 It was showed that electrothermal heating of a fluidized bed of conductive particles is much more efficient than the external electric heating of a fluidized bed. This result is based on previous researches. It is explained by the direct influence of the plasma of microcircuits and by advantages of heat generation directly in the middle of the fluidized bed.
 Taking into account the obtained results and the specifics of the application of the pyrocarbon coating on dielectric materials, a scheme of a reactor with ETFB, which allows to use both external heating and classical ETFB at the same time, has been developed.
Highlights
Thermodynamic calculations of of the process of methane pyrolysis are given
Comparative analysis of different types of reactors with electrothermal fluidized bed has been based on thermophysical characteristics of the process of methane pyrolysis
The purpose of the study is to determine the thermophysical characteristics of the process of methane pyrolysis in reactors with different types of electrothermal fluidized bed (ETFB)
Summary
– швидкість початку псевдозрідження, м/с; ΔС – кількість вуглецю, яка залишилася в реакторі, г·атом; ΣС і ΣН – молярні кількості вуглецю і водню, г·атом; νСН4 – в’язкість метану, Па-с; σСі, σНі – коефіцієнти, що визначають кількість атомів С або Н в і-му газі; xі – молярні частки i-го газу, %об; ψ – співвідношення вуглець/водень; ЕТПШ – електротермічний псевдозріджений шар. Метою дослідження описаного в статті є визначення теплофізичних характеристик процесу піролізу метану (основні продукти реакції водень та піровуглець) у реакторах з різним типом ЕТПШ. Дослідження процесу піролізу метану проводився на лабораторній установці де у якості зовнішнього нагрівача (ЗН) використовується кільцевий електротермічний псевдозріджений шар [12] та на пілотній установці «класичним» електротермічним псевдозрідженим шаром [13]. Оскільки предметом дослідження є такі продукти піролізу як піровуглець та водень, вміст інших гомологів метану у графік на рис. Залежність вмісту компонентів скидного газу та утвореного вуглецю від температури: а – лабораторна установка з зовнішнім нагріванням, б – пілотна установка з «класичним» ЕТПШ
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
