Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка технологий конверсии углеводородного сырья в водородосодержащий газ и создание мелкосерийного производства компактных генераторов получения водорода

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
100 млн
Внебюджетные средства
55 млн

Создание производства компактных генераторов водородсодержащего газа из углеводородного сырья для последующего использования в устройствах генерации электроэнергии, транспортных средствах, машиностроении и металлургии.

Соисполнители

Этапы проекта

1
08.08.2007 - 31.10.2007
Проведено патентное исследование по структурированным катализаторам конверсии углеводородного сырья в водородсодержащий газ и устройствам генерации водородсодержащего газа (ГВГ); разработана конструкторская документация (КД) и изготовлено нестандартное оборудование для создания опытного производства катализаторов; разработаны, изготовлены и проведены испытания макетных образцов составных частей ГВГ; разработана КД и технологическая документация на создание мелкосерийного производства ГВГ производительностью 5-25 и 25-30 м /час.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
АННОТАЦИЯ
выполненных работ на втором этапе
Современный этап развития водородной энергетики характеризуется переходом к разработке децентрализованных способов получения водорода из углеводородного сырья с перспективой его дальнейшего использования
• в качестве топлива или добавок к топливу в устройствах генерации электроэнергии и тепла;
• при решении экологических задач транспорта, в частности, снижения выбросов оксидов азота и оксидов углерода;
• в устройствах для создания восстановительных атмосфер в металлургии и машиностроении.
Получение водородсодержащего газа может быть осуществлено в компактных устройствах – генераторах водородсодержащего газа (ГВГ). В основе работы компактных генераторов водородсодержащего газа, разрабатываемых в соответствии с ТЗ государственного контракта от «8» августа 2007 г. № 02.526.11.6005, лежат каталитические процессы превращения углеводородного топлива в смесь монооксида углерода и водорода путем парциального окисления углеводородов кислородом воздуха. Этот тип конверсии позволяет получать относительно дешевый водородсодержащий газ (концентрация водорода на уровне 30 %), который найдет широкое применение в народном хозяйстве России. При этом оптимальная производительность генераторов получения водородсодержащего газа в зависимости от их конкретного применения находится в пределах 5-50 м3/час. Нижний предел этих значений 5-25 м3/час соответствует необходимой производительности бортовых генераторов для различных транспортных средств, используемых в городском цикле. Верхний предел 25-50 м3/час является оптимальным для мобильных водородных заправок и устройств генерации электроэнергии и тепла.
Цель данного этапа выполнения государственного контракта заключалась в разработке, изготовлении, проведении испытаний и отработке конструкций реакторов конверсии углеводородного сырья и генераторов водородсодержащего газа производительностью 5-50 м3/час для использования в составе транспортных средств, водородных заправках и восстановительных сред в металлургии.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
• разработана методика испытания каталитической активности образцов структурированных катализаторов конверсии углеводородного сырья в водородсодержащий газ;
• разработаны программы и методики (ПМ) испытаний экспериментальных образцов каталитических реакторов (осевых и радиального);
• разработаны ПМ испытаний опытных образцов ГВГ производительностью 5-25 и 25-50 м3/час;
• проведены испытания экспериментальных образцов радиального и осевых каталитических реакторов в соответствии с ПМ;
• проведены испытания опытных образцов ГВГ производительностью 5-25 и 25-50 м3/час в соответствии с ПМ;
• изготовлены ТСИК, ТСИР и аналитический стенд для измерения состава продуктов конверсии;
• выполнены работы по подготовке производственной инфраструктуры для создания мелкосерийного производства ГВГ;
• проведен комплекс работ для создания опытного производства катализаторов;
• подготовлена производственная инфраструктура для проведения стендовых испытаний ГВГ.

Испытания опытных образцов подтвердили:
• возможность достижения опытными образцами ГВГ заданных в техническом задании технических параметров значений по производительности, составу водородсодержащего газа, времени запуска и массогабаритных характеристик;
• возможность «быстрого» запуска ГВГ за время ~ 60 секунд;
Полученные данные позволяют рекомендовать использовать результаты испытаний опытного образца ГВГ производительностью 5-25 м3/час в качестве базовых характеристик при совместных испытаниях опытного образца ГВГ производительностью 5÷25 м3/час по водородсодержащему газу, интегрированного с газовым ДВС автомобиля «Газель» на третьем этапе работ по государственному контракту.
В процессе работы по подготовке производственной инфраструктуры для создания мелкосерийного производства генераторов водосодержащего газа (ГВГ) было разработано и выпущено техническое задание на выполнение работы «Подготовка производственной инфраструктуры для создания мелкосерийного производства ГВГ», откорректирована технологическая планировка в части размещения на механическом участке создаваемого производства по выпуску ГВГ рабочих мест для контролеров и склада готовой продукции. Определены помещения, в которых предполагается разместить склад материалов и заготовительный участок.
В процессе выполнения работ по созданию опытного производства катализаторов на сетчатых и металлопористых носителях производительностью до 1000 кг/год было выделено помещение, произведен монтаж закупленного и изготовленного на предыдущем этапе выполнения работ нестандартного оборудования для опытного производства катализаторов.
В процессе выполнения работ по подготовке производственной инфраструктуры для проведения стендовых испытаний ГВГ была создана испытательная лаборатория, в которой были установлены стенд для проведения испытаний опытного образца ГВГ, аппаратура по измерению давления, температуры и расходов, управляющий компьютер и другие вспомогательные приборы. Наряду с проведением испытаний опытных образцов компактных генераторов водородсодержащего газа (ГВГ) производительностью 5-25 и 25-50 м3 водородсодержащего газа в час при создании лаборатории было предусмотрено создание испытательных боксов для проведения дорожных испытаний ГВГ, установленных на борту транспортного средства типа Газели.
На втором этапе выполнения работ по государственному контракту выполнены все поставленные задачи. Полученные на этом этапе результаты подтверждают реальность создания опытного производства катализаторов и мелкосерийного производства генераторов водородсодержащего газа и проведение испытаний ГВГ, установленных на транспортные средства, запланированные для выполнения на последующих этапах работ по государственному контракту.
Разрабатываемый автомобильный ГВГ не имеет отечественных и мировых аналогов и сможет обеспечить достижение высоких экономических и экологических параметров транспортных средств наиболее простыми и доступными средствами без изменения инфраструктуры обеспечения топливом и без кардинального изменения двигателей транспортных средств.
Разрабатываемый ГВГ производительностью 25÷50 м3/час является стационарным устройством, к которому не предъявляются такие высокие требования по динамическим и массо-габаритным характеристикам, как к автомобильному ГВГ, однако использованные технические решения, созданные в ходе выполнения работ, позволяют создать компактные и дешевые стационарные ГВГ, которые в настоящее время также отсутствуют на отечественном и мировом рынках.


Научный руководитель,
Зав. лаб., д-р.техн.наук, проф. _______________ В.А. Кириллов
подпись, дата
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.07.2008
Проведена адаптация современных физических методов (анализ удельной поверхности, физическая адсорбция и хемосорбция газов, рентгеновская дифрактометрия) для исследования структурированных катализаторов на сетчатых и металлопористых носителя.
Проведены испытания каталитической активности опытных образцов структурированных катализаторов конверсии углеводородного сырья в водородсодержащий газ
Разработан временный технологический регламент на приготовление опытных образцов структурированных катализаторов на опытном производстве.
Разработаны ПМ предварительных испытаний ТП приготовления структурированных катализаторов на опытном производстве
Проведены предварительные испытания ТП приготовления структурированных катализаторов на опытном производстве.
Разработаны ПМ государственных приемочных испытаний ТП приготовления структурированных катализаторов на опытном производстве
Проведены государственные приемочные испытания ТП приготовления структурированных катализаторов на опытном производстве
Наработаны опытные партии катализаторов для выполнения проекта.
Проведены стендовые испытания опытных образцов ГВГ в качестве комплектующих узлов для устройств генерации электроэнергии, для водородных заправок и восстановительных сред в металлургии (производительность ГВГ 25-50 м3/час).
Проведены стендовые испытания режимов работы опытного образца ГВГ, интегрированного с газовым ДВС производительностью 5-25 м3/час
Разработаны ПМ предварительных испытаний ГВГ, полученных в условиях мелкосерийного производства.
Развернуть
4
01.08.2008 - 31.10.2008
1. Проведены предварительные испытания ГВГ, полученных в условиях мелкосерийного производства.
2. Разработаны программы и методики (ПМ) государственных приемочных испытаний ГВГ, полученных в условиях мелкосерийного производства.
3. Проведены государственные приемочные испытания ГВГ, полученных в условиях мелкосерийного производства.
4. Изготовлены опытные образцы ГВГ производительностью 5-25 м3/час для их установки на транспортное средство (ТС).
4.5 Разработана конструкторская документация (КД) на установку опытного образца ГВГ производительностью 5-25 м3/час на ТС для проведения стендовых испытаний .
5. Установлен опытный образец ГВГ производительностью 5-25 м3/час на ТС для проведения стендовых испытаний.
6. Разработаны ПМ стендовых испытаний ТС, оборудованного ГВГ производительностью 5-25 м3/час.
7. Проведены стендовые испытания ТС, оборудованного ГВГ производительностью 5-25 м3/час. Оптимизированы режимы, определена эффективность и токсичность работы транспортного средства в условиях, приближенных к городскому циклу.
8. Установлены опытные образцы ГВГ на ТС для проведения дорожных испытаний в условиях городского цикла.
9. Проведены дорожные испытания ТС, оборудованных ГВГ, в условиях городского цикла.
10. Подготовлен бизнес-плана (БП) по применению бортовых генераторов водородсодержащего газа на транспортных средствах.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.6 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Тема
Разработка технологий конверсии углеводородного сырья в водородосодержащий газ и создание мелкосерийного производства компактных генераторов получения водорода.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 15 мес.
Бюджетные средства
100 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка научно-технических решений по созданию генераторов водорода на основе конверсии газообразных углеводородов и воды в жидкометаллических теплоносителях.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработки энергоэффективного метода преобразования газообразных углеводородных топлив в олефиновые мономеры окислительной конверсией.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 28 мес.
Бюджетные средства
180 млн
Количество заявок
4
Тема
Разработка нового биосенсорного метода экспрессного определения в жидкости генотоксикантов и компактного биоаналитического устройства (биосенсора) для ее реализации.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 17 мес.
Бюджетные средства
7,8 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка и создание экспериментального образца установки для получения водорода из углеводородного сырья без выбросов углекислого газа.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
2