FI104560B - Electrode consumption in plasma torches - Google Patents

Electrode consumption in plasma torches Download PDF

Info

Publication number
FI104560B
FI104560B FI944677A FI944677A FI104560B FI 104560 B FI104560 B FI 104560B FI 944677 A FI944677 A FI 944677A FI 944677 A FI944677 A FI 944677A FI 104560 B FI104560 B FI 104560B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
plasma
gas
natural gas
electrodes
wear
Prior art date
Application number
FI944677A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI944677A (en
FI944677A0 (en
Inventor
Steinar Lynum
Ketil Hox
Jan Hugdahl
Nils Myklebust
Original Assignee
Kvaerner Tech & Res Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/NO1993/000055 external-priority patent/WO1993020151A1/en
Application filed by Kvaerner Tech & Res Ltd filed Critical Kvaerner Tech & Res Ltd
Publication of FI944677A publication Critical patent/FI944677A/en
Publication of FI944677A0 publication Critical patent/FI944677A0/en
Application granted granted Critical
Publication of FI104560B publication Critical patent/FI104560B/en

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

104560104560

Elektrodin kuluminen plasmapolttimissa * Keksintö koskee menetelmää elektrodin kulumisen vähentämiseksi plasmapolttimissa hiilivetyjen prosessauk-' 5 sessa ja hajottamisessa.The invention relates to a method for reducing electrode wear in plasma burners in the process of hydrocarbon processing and decomposition.

Julkaisusta DD 292 920 tunnetaan menetelmä korkealaatuisen hiilimustan valmistamiseksi pyrolysoimalla hiilivetyjä plasmareaktorissa. Hiilivetysyöte voi olla kaasuna, liuoksena tai kiintoaineena. Plasma voi muodostua ve-10 dystä tai inerttikaasusta, kuten argonista, tai vedyn ja hiilivetykaasun seoksesta tai pelkästään hiilivetykaasus-ta. Ei ole kuitenkaan selitetty, että hiilivetykaasun ja vetykaasun käyttö plasman muodostavana kaasuna vähentää elektrodin kulumista tai vaikuttaa jollain tavoin kulumi-15 seen plasmareaktorissa.DD 292 920 discloses a process for the preparation of high quality carbon black by pyrolysis of hydrocarbons in a plasma reactor. The hydrocarbon feed may be in the form of gas, solution, or solid. The plasma may consist of hydrogen or an inert gas such as argon, or a mixture of hydrogen and hydrocarbon gas, or hydrocarbon gas only. However, it has not been explained that the use of hydrocarbon gas and hydrogen gas as plasma forming gas reduces electrode wear or in some way affects wear in the plasma reactor.

Julkaisusta GB 1 400 266 tunnetaan menetelmä hiili-mustan valmistamiseksi pyrolysoimalla hiilivetyjä plasmareaktorissa. Laite muodostuu kahdesta elektrodista, jotka sijaitsevat sama-akselisesti vastakkain. Kaasutilassa 20 olevat hiilivedyt syötetään muodostamaan plasma. Plasman synnyttämän lämmön hyödyntämiseksi paremmin ja saannon parantamiseksi voidaan hiilivedyt syöttää edelleen reak-tiokammioon. Ei ole kuitenkaan selitetty, että hiilivety-kaasun käyttö plasmakaasuna vähentää elektrodin kulumista .. 25 tai vaikuttaa jollain tavoin kulumiseen plasmareaktorissa.GB 1 400 266 discloses a process for the preparation of carbon black by pyrolysis of hydrocarbons in a plasma reactor. The device consists of two electrodes which are coaxially opposed. The hydrocarbons in the gas space 20 are fed to form plasma. In order to better utilize the heat generated by the plasma and improve the yield, the hydrocarbons can be further fed to the reaction chamber. However, it has not been explained that the use of hydrocarbon gas as plasma gas reduces the wear of the electrode .. or in some way affects the wear in the plasma reactor.

Maakaasun prosessauksessa ja hajotuksessa plas-mapolttimessa tapahtuu elektrodien kulumista ja elektrodeja on tästä syystä täydennettävä tai ne on vaihdettava määrätyn käyttöajan jälkeen. Tämä kuluminen on haitallis-30 ta, koska kuluminen aiheuttaa prosessiseisokkeja, jotka ^ voivat olla aikaaviepiä ja aiheuttaa tuotantokatkoja sen lisäksi, että kallista elektrodimateriaalia menee hukkaan.During the process of natural gas processing and decomposition in the plasma burner, the electrodes wear out and the electrodes must therefore be replenished or replaced after a certain period of use. This wear is detrimental because wear causes process stoppages which can be time consuming and cause production interruptions in addition to wasting expensive electrode material.

Eräänä vaihtoehtona on ollut uudistettavien, grafiitista tai hiilimateriaalista valmistettujen elektrodien 35 käyttö, joita voidaan täydentää jatkuvasti ja jotka eivät a 104560 .One alternative has been the use of renewable, graphite or carbon electrodes 35, which can be continuously replenished and do not 104560.

likaa hajoamistuotteita. Tämä on halvempaa kuin kulumattomien elektrodien käyttö, jotka ovat monimutkaisempia ja kalliimpia sen lisäksi, että ne likaavat tuotteita.dirt decomposition products. This is cheaper than using wear-free electrodes, which are more complex and expensive in addition to dirty products.

Käsiteltävänä olevan keksinnön tehtävänä on tarjota 5 menetelmä elektrodimateriaalin kulumisen vähentämiseksi plasmapolttimissa, jotka on tarkoitettu hiilivetyjen hajottamiseen ja prosessaukseen, riippumatta siitä, ovatko elektrodit uudistettavia tai kuluvia elektrodeja.It is an object of the present invention to provide a method for reducing the wear of electrode material in plasma torches for the decomposition and processing of hydrocarbons, regardless of whether the electrodes are renewable or consumable.

Tämä tehtävä on ratkaistu menetelmällä, joka tun-10 netaan patenttivaatimuksissa esitetyistä tunnusmerkeistä.This object is solved by a method known from the claims.

On havaittu yllättäen, että elektrodien kulumien vähentämisessä voidaan käyttää polttimessa hajotettavia hiilivetyjä sekoittamalla nämä kulloinkin käytettävään plasmakaasuun. Sekoitettaessa hiilivedyt suoraan plasma-15 kaasuun hajoavat edelliset vedyksi ja hiilimustaksi varsinaisessa liekkivyöhykkeessä, jossa elektrodit kuluvat, ja muodostunut hiilimusta saostuu samalle alueelle, jossa kuluminen tapahtuu. Tällä tavoin elektrodien pinnalla tapahtuu kasvua, joka kompensoi kulumisen täysin tai osit-20 tain ja elektrodien käyttöikä pitenee tuntuvasti.It has surprisingly been found that burner-disintegrating hydrocarbons can be used to reduce electrode wear by mixing them with the respective plasma gas. When mixed directly with plasma-15 gas, the hydrocarbons decompose into hydrogen and carbon black in the actual flame zone where the electrodes wear, and the carbon black formed precipitates in the same area where the wear occurs. In this way, there is growth on the surface of the electrodes, which completely or partially offsets the wear, and greatly prolongs the life of the electrodes.

Säätelemällä hiilivetyjen, esim. metaanin, seos-tusmäärää ja mahdollisesti myös kaasun syöttöalaa ja lämpötilaa on mahdollista säädellä saostumista elektrodeille ja tällä tavoin saavuttaa tämä edullinen vaikutus.By controlling the mixing amount of hydrocarbons, e.g. methane, and possibly also the gas supply area and temperature, it is possible to control the deposition on the electrodes and thereby achieve this advantageous effect.

25 Elektrodien "pilaantumisen" käyttäminen tällä ta voin eduksi on erittäin yllättävää. Plasmapolttimien käytössä tämä elektrodien tuntuva pilaantuminen on tähän saakka ollut eräänä pääongelmana. Mutta toimimalla keksinnön mukaisesti tämä pilaantuminen on säädeltävissä ja 30 ohjattavissa halutulle alueelle sekoittamalla maakaasua kulloinkin käytettävään plasmakaasuun. Elektrodin ikää voidaan tällä tavoin pidentää tarvitsematta turvautua kalliisiin keinoihin, koska voidaan käyttää saatavissa olevaa, kohtuuhintaista maakaasua. Vaikutus on erityisen 35 edullinen käytettäessä ennalta vetyä plasmakaasuna varmis- 3 104560 tamaan, että plasmakaasun koostumuksessa ei tapahdu jälkikasvusta johtuvia muutoksia.25 The advantage of using "spoilage" of electrodes in this way is very surprising. In the use of plasma torches, this considerable deterioration of the electrodes has been a major problem up to now. But by operating according to the invention, this contamination is controllable and controllable to a desired range by mixing natural gas with the respective plasma gas. In this way, the electrode life can be extended without resorting to expensive means because of the availability of affordable, natural gas. The effect is particularly advantageous when prehydrogen as a plasma gas is used to ensure that there are no post-growth changes in the plasma gas composition.

• On suoritettu kokeita sekä kupari- että grafiit- tielektrodeilla, joissa on saavutettu sama vaikutus molem-' 5 millä elektrodityypeillä. Patentinhakijan omissa kokeissa saavutettu vaikutus on kuvattu piirustuksessa, jossa nähdään elektrodin kuluminen metaanin prosentuaalisen osuuden funktiona, joka on sekoitettu vetyplasmakaasuun.• Tests have been conducted on both copper and graphite electrodes which have the same effect on both types of electrodes. The effect achieved by the Applicant's own experiments is illustrated in the drawing, which shows the wear of the electrode as a function of the percentage of methane mixed with hydrogen plasma gas.

Näin on yksinkertaisella tavalla saavutettu kek-10 sinnön avulla huomattava parannus plasmapolttimien käytössä. Saavutettuna lisäetuna on se, että hiilivetykaasun mukaansekoittamisella voidaan vähentää elektrodien lämpö-kuormitusta. Tämä vaikutus on erityisen selvä käytettäessä vetyä plasmakaasuna.In a simple manner, the invention has thus achieved a considerable improvement in the use of plasma torches. A further advantage obtained is that the mixing of the hydrocarbon gas can reduce the thermal load on the electrodes. This effect is particularly evident when using hydrogen as plasma gas.

15 Elektrodin kulumista käytettäessä hiilielektrodeja puhtaiden hajoamistuotteiden valmistuksessa hiilivetykaa-susta voidaan siten vähentää keksinnön avulla osittain tai täysin sekoittamalla hiilivetykaasua ohjatusti ja säädel-lysti plasmakaasuun. Jotta voitaisiin säädellä elektrodin 20 kasvua kulumiskohdassa, maakaasun seostusmäärää voidaan säädellä asianmukaisesti säätöparametrien perusteella, jotka on laskettu plasmapolttimen kaarijännitteen pohjalta.Thus, the use of electrode wear when using carbon electrodes in the manufacture of pure decomposition products can, by means of the invention, partially or completely reduce the hydrocarbon gas by controlled and controlled mixing of the hydrocarbon gas with plasma gas. In order to control the growth of the electrode 20 at the wear point, the amount of natural gas doping can be appropriately controlled based on the control parameters calculated from the arc voltage of the plasma torch.

• ·• ·

Claims (4)

1. Förfarande för reduktion av elektrodkonsumtionen i plasmabrännare under bearbetning och nedbrytning av kol- 5 väten för framställning av kimrök och väte, speciellt frän naturgas eller metan, varvid väte mätäs tili plasmabrän-naren som en plasmabildande gas, kännetecknat av, att i den plasmabildande gasen inblandas 2 - 10 % naturgas eller metan och mängden inblandad naturgas eller 10 metan regleras i enlighet med den kalkylerade elektrodkonsumtionen pä basis av driftparametrar hos bägen i plasma-brännaren.A process for reducing electrode consumption in plasma torches during processing and degradation of hydrocarbons for the production of carbon black and hydrogen, especially from natural gas or methane, wherein hydrogen is measured in the plasma burner as a plasma forming gas, characterized in that in the plasma source the gas is mixed 2-10% of natural gas or methane and the amount of natural gas or methane mixed is regulated according to the calculated electrode consumption on the basis of operating parameters of the beaker in the plasma burner. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att naturgasen kan vara föruppvärmd 15 tili en viss temperatur.Process according to Claim 1, characterized in that the natural gas can be preheated to a certain temperature. 3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att naturgasen införs i plasmagasen medelst separata inledningsrör.Method according to claim 1, characterized in that the natural gas is introduced into the plasma gas by means of separate introductory tubes. 4. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e - 20 tecknat av, att naturgasen tillsätts i plasmagasen för reduktion av värmebelastningen pä elektroderna. • · · * * ·4. A method according to claim 1, characterized in that the natural gas is added to the plasma gas to reduce the thermal load on the electrodes. • · · * * ·
FI944677A 1992-04-07 1994-10-06 Electrode consumption in plasma torches FI104560B (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO921316 1992-04-07
NO921316 1992-04-07
PCT/NO1993/000055 WO1993020151A1 (en) 1992-04-07 1993-04-05 Electrode consumption in plasma torches
NO9300055 1993-04-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI944677A FI944677A (en) 1994-10-06
FI944677A0 FI944677A0 (en) 1994-10-06
FI104560B true FI104560B (en) 2000-02-29

Family

ID=19895038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI944677A FI104560B (en) 1992-04-07 1994-10-06 Electrode consumption in plasma torches

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI104560B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI944677A (en) 1994-10-06
FI944677A0 (en) 1994-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2133771C (en) Electrode consumption in plasma torches
US5951960A (en) Electrode consumption in plasma torches
CA2399138A1 (en) Treatment of fluorocarbon feedstocks
EP0616754B1 (en) A torch device for chemical processes
EP0636162B1 (en) Method for the production of carbon black and decomposition reactor suitable therefor
US2868954A (en) Gas shielded multi-arc welding
Chakravartty et al. Reaction of coals under plasma conditions: direct production of acetylene from coal
US3328276A (en) Method for the production of a direct current arc plasma beam suitable for cracking reactions
FI104560B (en) Electrode consumption in plasma torches
DE1767938A1 (en) Process for performing chemical reactions in plasma and suitable device for this
US3944778A (en) Electrode assembly of plasmatron
US3414379A (en) Manufacture of titanium dioxide
FR2532642A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING CALCIUM CARBIDE FROM LIME / PULVERULENT LIMESTONE
US3723630A (en) Method for the plasma-ac remelting of a consumable metal bar in a controlled atmosphere
CA2398476A1 (en) Treatment of fluorocarbon feedstocks
US20160273062A1 (en) Method for operating an electric arc furnace, and electric arc furnace
RU2705847C1 (en) Plasmatron for plasma-selective frying of metal powders
GB1317918A (en) High temperature apparatus
SU877802A1 (en) Method of protecting plasmotron electrode from oxidation
US2282533A (en) Direct current negative carbon
US1256935A (en) Process of producing nitrogen compounds of metals.
SU729930A2 (en) Method for stabilizing constricted arc
SU232214A1 (en) METHOD OF OBTAINING MONOCRYSTALS OF REFRACTORY METALS AND ALLOYS
RU2000173C1 (en) Plasma-mechanical treatment method
SU1303339A1 (en) Multichannel cathode

Legal Events

Date Code Title Description
GB Transfer or assigment of application

Owner name: KVAERNER TECHNOLOGY AND RESEARCH LTD.