СИСТЕМА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОКИСЛЕНИЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ВОДОЙ SUPEREX TN-1000

Используя свой промышленный и научный потенциал, Pard Engineering Co. Ltd реализовал проект по созданию лабораторной системы высокотемпературного окисления сверхкритической водой (T > 374 °C, P > 221 бар).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

• Основной реактор 1 Л из нержавеющей стали Hastelloy C-276 (ГОСТ ХН65МВ/ХН65МВУ)
• Максимальная рабочая температура: +500 °C
• Максимальное рабочее давление: 300 бар
• 2 сепаратора по 300 мл для отделения водяного пара и вспомогательного газа(ов)
• Система подачи воды или другого растворителя: Максимальная скорость тока сорастворителя: 30 ± 3 мл мин-1 (опционально до 200 ± 20 мл мин-1). Пневматический насос – газбустер собственного производства SuperEx
• Блок нагрева реактора и сепараторов, предварительного нагрева воды и газа
• Блок охлаждения: используется для предварительного сжижения вспомогательного газа перед подачей в насос высокого давления, а также для контроля температуры (быстрого охлаждения) выходного потока флюида (воды и вспомогательного газа) из основного реактора. Поток охлаждается в трубопроводе с 500 °С вплоть до комнатной температуры (25 °С), или до температуры, заданной в первом сепараторе (до 150 °С).
• Система подачи вспомогательного газа (О2, N2). Пневматический насос – газбустер с пневмоприводом собственного производства SuperEx со скоростью тока 100 мл мин-1 (под давлением 300 бар) при подаче сжатого воздуха при 6.5–8.0 бар (350 Л мин-1)
• Автоматические регуляторы обратного давления (BPR)
• Кориолисовый потокметр (Bass Instruments, Турция)

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Система ТН-1000 позволяет проводить различные реакции (например, окисление) в среде субкритической или сверхкритической воды (>221 бар, >374 °C). Реактор из высоколегированного никелевого сплава Hastelloy C-276 позволяет предотвратить коррозию в химических средах, включающих хлориды, различные концентрированные кислоты (например, уксусную и муравьиновую), солёную воду, диоксид хлора и другие химические агрессоры, против которых уязвимы аустенитные нержавеющие стали серии AISI 316 и 316L. Одноразовые уплотнители из чистого графита (<1.0% зольности) позволяют работать при температуре в 500 °С (расчётная температура 650 °С) и давлении 300 бар. Система оснащена пневматическим насосом высокого давления для воды (или другого жидкого растворителя с регулируемой скоростью тока до 200 мл мин-1 и опционально оснащается вторым насосом для подачи вспомогательного газа, такого как кислород для проведения реакций окисления (100 мл мин-1). Электрический блок предварительного нагрева разогревает воду до нужной температуры в цельном алюминиевом блоке перед подачей в основной реактор. Вспомогательный газ дополнительно проходит через предварительное охлаждение с целью сжижения перед подачей в насос высокого давления для достижения более стабильной скорости тока. Подобно воде, после наддува до нужного давления газ разогревается до рабочей температуры. Выходная линия основного реактора оснащена программируемым автоматическим регулятором противодавления, а также трубчатым теплообменником (охлаждаемым рециркуляционным чиллером) для предварительного охлаждения выходного флюида перед подачей в первый сепаратор. Теплообменник позволяет охладить поток воды (до 200 мл мин-1) с 500 °С вплоть до комнатной температуры. После охлаждения, регулятор противодавления позволяет снизить давление потока до атмосферного. В первом сепараторе предусмотрена возможность повышения температуры до 150 °С с целью отделения водяного пара (и других компонентов с точкой кипения <100 °С) от остальных составляющих флюида. Вода впоследствии конденсируется во втором сепараторе при комнатной температуре. В обоих сепараторах предусмотрены игольчатые клапаны для сбора выделенных составляющих и воды. Вспомогательный газ улетучивается в атмосферу.

ПРЕИМУЩЕСТВА СИСТЕМЫ

ПРОТОЧНАЯ СИСТЕМА

В системе SuperEx TH-1000 вода, находящаяся в сверхкритическом состоянии, непрерывно проходит через установку. Процесс работает в динамическом режиме, где вода движется через реактор или экстрактор, контактирует с веществом и затем выходит из системы после охлаждения и конденсации.

Плюсы данной системы:

• Высокая производительность: благодаря постоянной циркуляции сверхкритической воды, такая система позволяет обработать большие объемы веществ за короткое время. Это делает проточные системы более эффективными для промышленных приложений, таких как непрерывная экстракция, реакция или переработка отходов.
• Устойчивость к загрязнению: Поскольку вода постоянно движется, снижается риск накопления загрязнений внутри реактора.
• Применение: Проточные системы часто используются в процессах, где важно поддерживать постоянные параметры среды и стабильное взаимодействие сверхкритической воды с веществом — например, в переработке отходов, окислении токсичных веществ и непрерывной экстракции в промышленности.

ДЕЙСТВУЮЩАЯ РАБОЧАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ СИСТЕМА

• Система оснащается надежными пневматическими насосами – газбустерами собственного производства SuperEx со скоростью тока до 200 мл мин-1 (под давлением 300 бар) дает возможность стабильной работы при температуре в 500 °С (расчётная температура 650 °С) и давлении 300 бар (тестовое давление до 480 бар)
• Реактор из высоколегированного никелевого сплава Hastelloy C-276 позволяет предотвратить коррозию в химических средах, включающих хлориды, различные концентрированные кислоты (например, уксусную и муравьиновую), солёную воду, диоксид хлора и другие химические агрессоры, против которых уязвимы аустенитные нержавеющие стали серии AISI 316 и 316L
• Производитель производит под заказ лабораторные системы с основным реактором до 10 Л и насосами со скоростью тока до 4 Л мин-1.
• При наличии технического задания Pard Engineering Co. Ltd уже сейчас готов разработать и предложить промышленные системы, основанные на использовании сверхкритической воды, оснащенные реакторами до 25 Л (Hastelloy) либо 100 Л и более (316Ti), а также насосами со скоростью тока до 20 Л мин-1 и более.

УНИКАЛЬНОСТЬ ДЛЯ РЫНКА

• Pard Engineering Co. Ltd один из немногих в мире, реализовал проект по выпуску лабораторных систем высокотемпературного окисления сверхкритической водой. Аналогов данных установок на российском рынке нет.
• Производитель дает гарантию 1 год на поставляемое оборудование, и возможность производства и поставки запасных частей в течении 10 лет со дня ввода в эксплуатацию. Предоставляется техническая документация, поддержка и гарантийное обслуживание на русском языке
• При наличии технического задания Pard Engineering Co. Ltd уже сейчас готов разработать и предложить промышленные системы, основанные на использовании сверхкритической воды, оснащенные реакторами до 25 Л (Hastelloy) либо 100 Л и более (316Ti), а также насосами со скоростью тока до 20 Л мин-1 и более. Возможность стандартного масштабирования до 100 Л в статическом или проточном режиме. По техническому заданию возможно дальнейшее масштабирование.

ВОЗМОЖНЫЕ СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ:

• утилизация (переработка) производственных и муниципальных сточных вод и фильтратов ТБО (снижение экологических показателей химической потребности в кислороде, общего органического углерода, и аммиака на 99%)
• утилизация биологических и медицинских отходов
• газификация биомассы
• гидротермальный синтез оксидов металлов (титанат бария, цирконий, оксид церия, оптические материалы и др.)
• газификации угля для получения чистого углерода и различных газов, как водород, углекислота, и различные алканы и алкены С1–С4 (на нашей установке в данный момент проводятся исследования в Istanbul University)
• газификация полиэтиленовых и полипропиленовых отходов
• органическая модификация поверхности неорганических частиц (напр. модификация кобальтовых наночастиц олеиновой кислотой).

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ SuperEx TH-1000

Предлагаем краткий обзор научных публикаций, описывающих процессы и исследования, проведенные на системе высокотемпературного окисления сверхкритической водой SuperEx TH-1000 в Турции.
Ates, H., Argun, M.E. (2021), ‘Fate of PAHs under subcritical and supercritical conditions in landfill leachate: Removal or formation?’, Chemical Engineering Journal 414, статья 128762
Ates, H., Argun, M.E., Kurt, N. (2021), ‘Naphthalene mineralization by supercritical water oxidation and determination of by-products using non-target analysis’, Water Practice & Technology 17 (1), article 84.
Ateş, H., Argun, M.E. (2023), ‘Fate of phthalate esters in landfill leachate under subcritical and supercritical conditions and determination of transformation products’, Waste Management 155, стр. 292–301.