HU217006B - Eljárás és berendezés meghatározott fizikai tulajdonságokkal rendelkező szén előállításához - Google Patents

Abstract

Az eljárás végrehajtása lebőntóreaktőrban történik, amely reaktőr egyplazmaégőhöz csatlakőzik, és a reaktőr falaiban bevezetőcsatőrnákvannak kialakítva. Az eljárás sőrán a plazmaégőből (2) érkezőbőmlástermékeken (3) kívül tővábbi szénhidrőgéngázt és/vagy fűtőgáztvezetnek be 1000–2000 řC közötti hőmérsékleten a reaktőr (1)őldalfalaiban kialakítőtt bevezetőcsatőrnákőn (4) át a reaktőr (1)felső részébe, és 1000 řC-nál alacsőnyabb hőmérsékletű gázt a reaktőr(1) egy vagy több, lejjebb, a plazmaégőtől (2) egyre távőlabbelhelyezkedő pőntján. A tővábbi szénhidrőgéngáz és/vagy fűtőgázbevezetésének szabályőzásával előre meghatárőzőtt hőmérséklet-előszlást hőznak létre a reaktőrban (1), és meghatárőzőtt mennyiségűszénhidrőgéngázt vezetnek be a bevezetőcsatőrnákőn (4) át. Ezt a gáztönmagában ismert módőn szénre és hidrőgénre bőntják, és az ígykeletkezett szénnek a plazmaégőből (2) érkező szénmagőkra történőkicsapatásával a kívánt tűlajdőnságőkkal rendelkező részecskéketállítanak elő. A találmány szerinti berendezés reaktőraszénhidrőgéngázők hőbőntására alkalmas kamráhőz, elsősőrbanplazmaégőhöz (2) csatlakőztatható, és egy külön, szigetelt kamrátalkőt, ahől a reaktőrtér falaiban adalékanyagők/gázők számára bemenetvan kialakítva. Az előállítőtt termékek jellemzőinek javításaérdekében a reaktőr (1) falaiban lévő bevezetőcsatőrnák (4) areaktőrtér felső részébe 1000–2000 řC közötti hőmérsékleten a főközeggel azőnős fajtájú szénhidrőgéngázőkat bevezető csatőrnákattartalmaznak. A reaktőr egy vagy több, lejjebb elhelyezkedő pőntjánalacsőnyabb hőmérsékletű szénhidrőgéngázt vezetnek be. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás meghatározott fizikai tulajdonságokkal rendelkező szén előállítására, valamint berendezés az eljárás foganatosítására, amely szénhidrogéngázok hőbontására alkalmas kamrához, elsősorban plazmaégőhöz csatlakoztatható, és egy külön, szigetelt kamrát alkot, ahol a reaktortér falaiban adalékanyagok/gázok számára bemenetek vannak kialakítva.

Szénhidrogének plazmaégőkben történő bontásával kapcsolatban ismeretes olyan eljárás, amelynél a reakciótermékek vagy bomlástermékek további feldolgozásához egy reaktorkamrát alkalmaznak. Ilyen reaktorokat használnak például az acetilén gyártásánál. Reaktorkamrákat használnak gázkorom és hidrogén előállításánál is, ahol a reaktorban speciális hőmérsékleteket állítanak be annak érdekében, hogy különleges jellemzőkkel rendelkező végterméket kapjanak.

A WO-A-93 12030 számú szabadalmi leírásból olyan reaktor ismerhető meg, amely plazmaégővel rendelkezik, és amelybe bomlástermékeket és hidrogént vezetnek be, ahol azok eloszlanak. Olyan eljárás is ismeretes, amelynél speciális gázokat vezetnek be a reaktor falai mentén, hogy megakadályozzák a lerakódások képződését, és hogy hűtsék a falakat.

Az ismert reaktorok egyikében sem állítható elő azonban szerkezetét tekintve elegendően egyenletes minőségű gázkorom. Ez valószínűleg annak a következménye, hogy a reaktorban spontán módon különböző hőmérsékleti zónák alakulnak ki, aminek eredményeként ellenőrizhetetlen a szénképződés, és ezáltal változó a végtermék minősége. A lerakódások kialakulásának megakadályozása érdekében a reaktorfal mentén bevezetett gáznak olyan mellékhatásai vannak, mint a hőmérsékleti zónák kialakulása, ami káros hatással van a termékre. Ilyen gázok alkalmazása nélkül viszont nagyon gyakran keletkeznek lerakódások a reaktor falain, aminek következtében a működést időnként le kell állítani, és a lerakódások eltávolításával újra üzemképes állapotba kell hozni a reaktort. Az említett nehézségek miatt a reaktorokat általában szakaszosan működtetik, ami a működési költségek növekedésével jár.

Célunk a találmánnyal egy olyan eljárás szolgáltatása, amely lehetővé teszi a kapott termékek egyenletes minőségének a biztosítását. További célunk a találmánnyal olyan, reaktort tartalmazó berendezés létrehozása, amely folyamatosan működtethető, és ahol a hőmérséklet alakulása az egész reaktorban szigorúan ellenőrizhető, továbbá bármelyik adalékanyag is ellenőrizhető, és ezáltal a kívánt minőségű és a kívánt fizikai tulajdonságokkal rendelkező termék állítható elő.

A kitűzött feladatokat a találmány értelmében olyan, meghatározott fizikai tulajdonságokkal rendelkező szén lebontóreaktorban történő előállítására szolgáló eljárással oldottuk meg, amely reaktor egy plazmaégőhöz csatlakozik, és a reaktor falaiban bevezetőcsatomák vannak kialakítva, és amely eljárásra az jellemző, hogy a plazmaégőből érkező bomlástermékeken kívül további szénhidrogéngázt és/vagy hűtőgázt vezetünk be 1000-2000 °C közötti hőmérsékleten a reaktor oldalfalaiban kialakított bevezetőcsatomákon át a reaktor felső részébe, és

1000 °C-nál alacsonyabb hőmérsékletű gázt a reaktor egy vagy több lejjebb, a plazmaégőtől egyre távolabb elhelyezkedő pontján, a további szénhidrogéngáz és/vagy fütőgáz bevezetésének szabályozásával előre meghatározott hőmérséklet-eloszlást hozunk létre a reaktorban, és meghatározott mennyiségű szénhidrogéngázt vezetünk be a bevezetőcsatomákon át, amely gázt önmagában ismert módon szénre és hidrogénre bontjuk, és az így keletkezett szénnek a plazmaégőből érkező szénmagokra történő kicsapatásával a kívánt tulajdonságokkal rendelkező részecskéket állítunk elő.

Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés plazmaégőként kiképzett, hőbontó kamrához csatlakoztatható lebontóreaktort tartalmaz, amely reaktor egy külön, hőszigetelt kamrát alkot, és a reaktor falaiban adalékanyagok/gázok számára bevezetőcsatomák vannak kialakítva, és e berendezésnek az a lényege, hogy a reaktor falaiban lévő bevezetőcsatomák szénhidrogéngázokat és/vagy fűtőgázokat bevezető csatornákat tartalmaznak, továbbá a bevezetőcsatomák a reaktorban kívánt hőmérsékleti zónákat beállító hőmérséklet-szabályozó eszközökkel vannak felszerelve, és a bevezetőcsatomák fűtőközeget, előnyösen hidrogént vagy szénhidrogéngázt váltakozva bevezetőszelepekkel ellátott vezetékekhez csatlakoznak.

A találmány lehetővé teszi a reaktorkamrába betáplált további kiinduló anyagok, valamint a hőmérsékleti viszonyok ellenőrzését. Szintén lehetséges kívánt adalékanyagok hozzáadása a végtermékekhez. Arra a meglepő felismerésre jutottunk, hogy további kiinduló anyagoknak, azaz szénhidrogéngáznak a reaktorkamrába történő bevitelével szabályozható az előállított gázkorom szerkezete. A szénhidrogén, amelyet a reaktorban lebontunk, előnyösen földgáz vagy metán, ami nagyon tiszta szénhidrogén-keveréket alkot, úgyhogy a reaktorban elvileg teljesen tiszta szenet és hidrogént állítunk elő. A gázkorom, amely az égőben alakul ki, beáramlik a reaktorkamrába, és ott szétoszlik. A találmány szerint további földgázt vagy metánt vezetünk be, amelyet egy kívánt hőmérsékletre melegíthetünk elő. A bevezetés például a reaktor falában kialakított bemeneten át történhet, a hőcseréhez pedig a reaktorteret elhagyó termékáramot használhatjuk fel. A bevezetett metán a reaktorban ahhoz hasonló módon bomlik fel, mint az égőből érkező metán, de a fennálló hőmérséklet-különbség miatt a már kialakult szénrészecskék olyan magokként fognak működni, amelyekre a reaktor oldalfalán át szállított lebontott szén lerakódik, és így nagyobb korom- vagy szénrészecskék alakulnak ki. A szénrészecskéknek ez a lerakódása vagy növekedése a reaktorkamrába szállított szénhidrogének mennyiségével, a további, széntartalmú anyag betáplálási hőmérsékletével, valamint több különböző hőmérsékletű zónába történő bevitellel szabályozható, és így megfelelő anyagszerkezet alakítható ki a plazmaégőből érkező szénmagokon. A hőmérsékleti viszonyok, a bevitt anyagok és a betáplálási pontok ellenőrzésével lehetővé válik az, hogy pontosan az előállított gázkorom szerkezete szempontjából kívánatos feltételeket állítsuk be.

HU 217 006 Β

A reaktorkamrában olyan szabályozómechanizmus is kialakítható, hogy nem kell további szénhidrogéngázt szállítani a reaktorkamrába, hanem csak a hőmérsékletet kell oly módon befolyásolni, hogy az előállított gázkorom megtartsa szerkezetét, és a reakciókamrán történő átáramlásakor a hőmérséklet-változás ne legyen rá ellenőrizetlen vagy káros hatással.

A reaktorkamrába hasonlóképpen olyan adalékanyagok is bevezethetők, amelyek szintén lerakódnak a gázkoromra, és a gázkorom alkalmazási területének megfelelő, kívánt hatásokat idéznek elő.

A találmányt a továbbiakban a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen a reaktor elvi vázlata látható.

A rajz egy reaktorkamra alapelvét szemlélteti, amelyből kiindulva ismert eszközök felhasználásával szakember kialakíthatja a megfelelő technikai megoldást. Az ábrázolt reaktorkamra ugyanazon az elven működik, mint a bejelentő NO 914904 számú szabadalmi bejelentésében leírt reaktorkamra. A rajzon látható az 1 reaktor, a 2 plazmaégő és az 1 reaktorba a nyilakkal jelölt irányban belépő 3 bomlástermékek, azaz a gázkorom és a hidrogén. A 3 bomlástermékek elosztanak az 1 reaktorban, miközben az említett termékek közül a szén szempontjából a fennálló hőmérsékleti viszonyok a lényegesek.

Az 1 reaktor oldalfalaiban 4 bevezetőcsatomák vannak kialakítva a fő közeggel megegyező fajtájú további szénhidrogéngázok bevezetéséhez. Ezeket a gázokat előmelegítjük, és hőmérsékletük 1000 és 2000 °C között lehet a tér felső részében, míg lejjebb hidegebb gázokat vezethetünk be a reaktorba. A 4 bevezetőcsatomákon vagy fiivókákon keresztül adalékanyagok is bevezethetők, vagy kizárólag fütőgázok, például hidrogén vihető be az 1 reaktor speciális hőmérsékleti viszonyainak fenntartásához. Az oldalról az 1 reaktorba áramló forró szénhidrogéngázok szintén lebomlanak, és a keletkező gázkorom rárakódik a plazmaégőből érkező, és magokat alkotó gázkoromra, és így növekvő részecskék jönnek létre. A bevezetett gázok hőmérsékletének beállításával szabályozható a részecskék növekedése, és ezáltal az előállított gázkorom fizikai tulajdonságai. Ez végrehajtható a reaktor különböző zónáiban, illetve a hőmérséklet speciális beállításaival. A 4 bevezetőcsatomákon át bevitt adalékanyagok szintén rárakódnak a gázkoromra, és ezáltal előidézik a kívánt hatásokat. Különleges hőmérsékleti viszonyokon alapuló, különleges minőségi igényeknél esetleg mellőzhető a szénhidrogének bevezetése a 4 bevezetőcsatomákon át, és csak azt kell biztosítani, hogy speciális hőmérsékleti zónák álljanak fenn a plazmaégőből érkező bomlástermékek számára.

Belátható, hogy a találmány szerinti reaktor segítségével speciális szerkezettel és fizikai tulajdonságokkal rendelkező gázkorom nyerhető, azaz különböző alkalmazásokhoz felhasználható, speciális termék állítható elő.

A fenti leírásban csak a reaktor elveivel és konstrukciójával, valamint a speciális tulajdonságokkal rendelkező, gázkorom előállítására szolgáló eljárással foglalkoztunk. Nyilvánvaló, hogy a találmány oltalmi körén belül még számos más változat is lehetséges.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás meghatározott fizikai tulajdonságokkal rendelkező szén előállítására egy lebontóreaktorban, amely reaktor egy plazmaégőhöz csatlakozik, és a reaktor falaiban bevezetőcsatomák vannak kialakítva, azzal jellemezve, hogy a plazmaégőből (2) érkező bomlástermékeken (3) kívül további szénhidrogéngázt és/vagy fűtőgázt vezetünk be 1000-2000 °C közötti hőmérsékleten a reaktor (1) oldalfalaiban kialakított bevezetőcsatornákon (4) át a reaktor (1) felső részébe, és 1000 °C-nál alacsonyabb hőmérsékletű gázt a reaktor (1) egy vagy több, lejjebb, a plazmaégőtől (2) egyre távolabb elhelyezkedő pontján, a további szénhidrogéngáz és/vagy fütőgáz bevezetésének szabályozásával előre meghatározott hőmérséklet-eloszlást hozunk létre a reaktorban (1), és meghatározott mennyiségű szénhidrogéngázt vezetünk be a bevezetőcsatomákon (4) át, amely gázt önmagában ismert módon szénre és hidrogénre bontjuk, és az így keletkezett szénnek a plazmaégőből (2) érkező szén magokra történő kicsapatásával a kívánt tulajdonságokkal rendelkező részecskéket állítunk elő.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bevezetőcsatomákon (4) keresztül kizárólag olyanfajta felmelegített szénhidrogéngázokat vezetünk be, mint a plazmaégőn (2) keresztül.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bevezetőcsatomákon (4) keresztül kizárólag fütőgázokat vezetünk be.
4. 4. Berendezés az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amely berendezés plazmaégőként kiképzett, hőbontó kamrához csatlakoztatható lebontóreaktort tartalmaz, amely reaktor egy külön, hőszigetelt kamrát alkot, és a reaktor falaiban adalékanyagok/gázok számára bevezetőcsatomák vannak kialakítva, azzal jellemezve, hogy a reaktor (1) falaiban lévő bevezetőcsatomák (4) szénhidrogéngázokat és/vagy hűtőgázokat bevezető csatornákat tartalmaznak, továbbá a bevezetőcsatomák (4) a reaktorban (1) kívánt hőmérsékleti zónákat beállító hőmérséklet-szabályozó eszközökkel vannak felszerelve, és a bevezetőcsatomák (4) fűtőközeget, előnyösen hidrogént vagy szénhidrogéngázt váltakozva bevezető szelepekkel ellátott vezetékekhez csatlakoznak.