HU217794B

HU217794B - Eljárás szénhidrogének lebontására

Info

Publication number: HU217794B
Application number: HU9401668A
Authority: HU
Inventors: Kjell Haugsten; Ketil Hox; Jan Hugdahl; Steinar Lynum; Nils Myklebust
Original assignee: Kvaerner Technologie And Research
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 2000-04-28
Also published as: CA2117329C; RU94031561A; AU3097592A; MA22737A1; FI942758A0; AU660749B2; NO175718C; MX9207186A; FI942758A; DK0616599T3; JP2711368B2; NO914904L; BG61106B1; HUT67585A; GR3019987T3; ES2086138T3; CZ146094A3; EP0616599B1; KR940703778A; WO1993012030A1

Abstract

A találmány eljárás szénhidrogének lebontására, hidrogén és koromelőállítására, amelynek során előmelegített nyersanyagot plazmafáklyán(A) vezetnek át, a plazmagáz hulladék hidrogén, amellyel azalapanyagot reak- ciótérben, pirolitikusan bontják le.Jellegzetessége, hogy a szénhidrogén alapanyagot, előnyösen metánt,hősza- bályozott bevezetőcsővel (1) plazmafáklyán vezetik át úgy, hogya hőmérséklete legfeljebb 1000 °C, előnyösen 650 °C és 700 C° közöttilegyen, amikor a bevezetőcsövet (1) elhagyja, az alapanyagotegyenletesen előmelegítik a plazmaláng közvetlen közelében, azalapanyagot a plazmafáklya lángjához (A) képest centrálisan adagoljákbe, közvetlenül a plazmaláng mögötti területen történik a szénhidrogénanyag és a plazmagáz keveredése, a hőmérsékletet 1600 °C fölé emelik,ami a nyersanyag lebomlási hőmérséklete, ilyen körülmények közöttfolyadékcseppek formájában szabad hidrogén és dehidrogénezett szénkeletkezik, az ilyen módon képződött anyagot egy vagy több továbbiállapoton vezetik keresztül, amelynek során a hőmérsékletet 1200 °C és1600 °C között tartják, ahol a szénhidrogének végső és teljeslebomlása korommá és hidrogénné végbemegy, további nyersanyagotadagolnak ebben a fázisban, ami hőkiegyenlítést eredményez és reagál amár kialakult korommal, ezáltal a részecskeméret, a sűrűség és atermék mennyiségét növeli további energiaigény nélkül, ezután aképződött terméket összegyűjtik és elkülönítik, a forrógáz-visszavezető pipán a fáklyába vezethető az energiahasznosítás továbbijavítására, a reakció során a hőmérsékleteket a reagáló anyag és aplazmagáz adagolási arányával és/vagy a plazmafáklya (A)energiafelhasználásának befolyásolásával és/vagy a reakció során anyomás változtatásával szabályozzák, így a keletkező koromminőséget isszabályozhatják a kívánt minőség elérésére. ŕ

Description

A találmány eljárás szénhidrogének lebontására, hidrogén és korom előállítására, amelynek során előmelegített nyersanyagot plazmafáklyán (A) vezetnek át, a plazmagáz hulladék hidrogén, amellyel az alapanyagot reakciótérben, pirolitikusan bontják le. Jellegzetessége, hogy a szénhidrogén alapanyagot, előnyösen metánt, hőszabályozott bevezetőcsővel (1) plazmafáklyán vezetik át úgy, hogy a hőmérséklete legfeljebb 1000 °C, előnyösen 650 °C és 700 C° közötti legyen, amikor a bevezetőcsövet (1) elhagyja, az alapanyagot egyenletesen előmelegítik a plazmaláng közvetlen közelében, az alapanyagot a plazmafáklya lángjához (A) képest centrálisán adagolják be, közvetlenül a plazmaláng mögötti területen történik a szénhidrogén anyag és a plazmagáz keveredése, a hőmérsékletet 1600 °C fölé emelik, ami a nyersanyag lebomlási hőmérséklete, ilyen körülmények között folyadékcseppek formájában szabad hidrogén és dehidrogénezett szén keletkezik, az ilyen módon képződött anyagot egy vagy több további állapoton vezetik keresztül, amelynek során a hőmérsékletet 1200 °C és 1600 °C között tartják, ahol a szénhidrogének végső és teljes lebomlása korommá és hidrogénné végbemegy, további nyersanyagot adagolnak ebben a fázisban, ami hőkiegyenlítést eredményez és reagál a már kialakult korommal, ezáltal a részecskeméret, a sűrűség és a termék mennyiségét növeli további energiaigény nélkül, ezután a képződött terméket összegyűjtik és elkülönítik, a forrógáz-visszavezető pipán a fáklyába vezethető az energiahasznosítás további javítására, a reakció során a hőmérsékleteket a reagáló anyag és a plazmagáz adagolási arányával és/vagy a plazmafáklya (A) energiafelhasználásának befolyásolásával és/vagy a reakció során a nyomás változtatásával szabályozzák, így a keletkező koromminőséget is szabályozhatják a kívánt minőség elérésére.

A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 217 794 B

HU 217 794 Β

A találmány szénhidrogének lebontására alkalmas eljárás hidrogén és korom előállítására, a módszer fáklyával, reakciókamrában, pirolitikus módszert alkalmaz.

A hagyományos korom-előállítási eljárások szénhidrogének levegővel történő elégetéséből állnak. Az elérhető minőség az alkalmazott levegő vagy oxigén mennyiségétől, feleslegétől vagy hiányától függ. Az ismert módszerek esetén a szénhidrogének jelentős része a lebontáshoz szükséges energia szolgáltatásában használódik el, így relatíve alacsony koromhozamot valósít meg. Az alacsony hozamon kívül az égési folyamat környezetszennyezést okoz, mivel szén-dioxid és nitrogén-oxidok is keletkeznek. A folyamatok hulladék gázai csak hűtőgázként hasznosíthatók.

Szénhidrogének lebontására más pirolitikus módszerek is használatosak, amelyek során plazmafáklyákat alkalmaznak, de ezeket a módszereket nem lehet folyamatos termelésre használni az elektródokon történő lerakódások következtében, ami az eljárás során leállásokhoz és költséges tisztítási műveletekhez vezet.

A szénhidrogének pirolízise során keletkező szén két különböző minősége jelenik meg, a tulajdonképpeni korom és a koksz (pirolitikus szén). A korom könnyű és lágy, kis sűrűségű és gázfázisban képződik, míg a koksz keményebb, nagy sűrűségű és viszonylag alacsony, rendszerint 1100 °C alatti hőmérsékletű felületeken képződik.

Az US 4.101.639 számú szabadalomból ismert egy pirolitikus módszer a korom előállítására, amelynél plazmaáramba vízgőzt injektálnak a reakciókamra falaihoz viszonyítva radiálisán és tangenciálisan. A vízgőzzel elkerülhető, hogy pirolitikus szén és grafit keletkezzen a koromban. A vízgőz tangenciális árama megóvja a kamra falait a plazmaáram magas hőmérsékletétől, és megakadályozza a falakon kiváló szénlerakódást. A víz mégis lebomlik és a korom felszínén oxigéntartalmú csoportokat képez, és ez végül is előnytelen a korom legtöbb tulajdonságára nézve. Továbbá a víz bomlásakor oxigéntartalmú gázokat képez, mint szén-oxidokat, nitrogén-oxidokat, amelyek szennyezik a folyamatból távozó gázokat.

A DD 211.457 és a DD 292.920 lajstromszámú szabadalmi leírás is ismertet eljárást és berendezést korom és hidrogén előállítására. A hidrogéngáz egy részét visszavezetik és plazmagázként alkalmazzák. Alapanyagként a folyékony vagy gáz halmazállapotú szénhidrogéneket radiálisán, füvókán át vezetik be a reakciókamra egyik végén, és 3500 és 4000 K. közötti hőmérsékleten belekeverik a plazmaáramba. A reakciókamrához hőtartó zónák csatlakoznak, ahol a reakciótermékek mintegy 1100 K hőmérsékletre kiegyenlítődnek. A hőtartó zónák a továbbiakban hőcserélőként működnek, és mind a plazmagáz, mind az alapanyag előmelegítésére szolgálnak. A fenti eljárás és berendezés hátránya, hogy a reakciókamrák falai lehűlnek, és ezért a reakciókamrában, azon a szakaszon, ahol az alapanyag hőkiegyenlítése történik, nagy hőmérséklet-gradiensek alakulnak ki, így változó reakciókörülményeket és változó termékminőségeket eredményeznek. Továbbá a lehűlt felületeken könnyen képződik lerakódás.

Jelen találmány tárgya javított eljárás kidolgozása szénhidrogének pirolízises lebontására, külön energia alkalmazása nélkül, és olyan anyagok vagy gázok felhasználása nélkül, amelyek a lebontási termékeket szennyezik. További tárgya a találmánynak olyan eljárás kifejlesztése, amely folyamatosan kivitelezhető a berendezés tisztításához szükséges leállások nélkül, és ugyanakkor a nyersanyagok a lehető legteljesebb mértékben alakulnak át a kívánt termékekké.

További tárgya a találmánynak olyan eljárás kidolgozása, amelynek során a kapott termékek minősége teljes mértékben szabályozható és ellenőrizhető.

Végül pedig tárgya a találmánynak olyan eljárás kidolgozása, amellyel a folyamat a környezet szennyezése nélkül valósítható meg.

Része a találmánynak egy berendezés is, amely az előbbiek szerinti eljárás megvalósítására alkalmas.

A fent említettek olyan eljárással és berendezéssel érhetőek el, amelynek jellemzőit a szabadalmi igénypontok mutatják be.

A találmány elsődlegesen hidrogén és korom előállítására irányul, amely során a koromkomponens minősége és tömege igény szerint szabályozható.

Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy amikor a reakciókamra egy vagy több zónájában további nyersanyagot adagolunk, kiegyenlített dehidrogénezett szénanyagot lehet nyerni folyadékéseppek formájában, és a továbbiakban szabályozott nagyságú vagy növekvő részecskeméretű és sűrűségű koromtermék nyerhető. Emellett a reakciókamra különleges plazmafáklyákkal ellátott, amelyek több energiát tudnak adni a termékhez úgy, hogy a folyamat a koromrészecskék kívánt méretének és sűrűségének eléréséig ismételhető.

Meglepő módon úgy találtuk továbbá, hogy amikor a nyersanyagot centrálisán vezetjük be a plazmafáklyába úgy, hogy a plazmafáklya körülveszi a reagáló anyagot, az lehetővé teszi, hogy a képződő termékek egyenletes hőmérsékleten, azonos lebontási körülmények között keletkezzenek, és egyenletes termékminőséget eredményez. Ez továbbá azt jelenti, hogy a reaktáns centrálisán marad a reakciókamrában a reakciónak abban a fázisában, amelyben a falon lerakódás kockázata a legnagyobb, s így a probléma jelentős mértékben csökken.

Meglepő módon úgy találtuk, hogy lényeges, hogy a nyersanyag hőmérséklete ne legyen túl magas, amikor elhagyja a betáplálócsövet. Ha az alapanyag hőmérséklete túllépi a közelítőleg 650 °C és 700 °C közötti hőmérsékletet, a lebontás túl korán megindul, és még a bevezetőcsőben megtörténhet a koksszal szennyeződés. A bevezetőcső ezért rendesen hőszabályozott.

A találmányban az alkalmazott nyersanyagot, a szénhidrogéneket a plazmafáklyához vezetjük, abban aktív zónát létesítünk, legalább két reakciózónát, ahol az eljárás különböző fázisokra oszlik. így a találmány szerinti eljárás fázisokra osztott reakciófolyamat, amelyben az egyes zónák paraméterei határozzák meg a termékek minőségét. Az eljárás első reakciózónájában a pirolitikus lebontás zajlik, és elsődlegesen szénrészecskék keletkeznek, a gázfázisban cseppekké kondenzálódó makromolekulák, amelyek szilárd szénné hidrogéneződnek. így az első lebomlás itt megtörténik már a két fő komponensre, amely lényegében hidrogén és korom. A primer

HU 217 794 Β szénrészecskék száma és mérete ebben a reakciózónában a hőmérséklet és a nyomás beállításával szabályozható. Ez a fáklyák által kibocsátott energia mennyiségén túl megtehető a szénhidrogén-betáplálás mennyiségének szabályozásával, vagy az első reakciózónában a részecskék tartózkodási idejének szabályozásával.

A széntermék minőségét és tulajdonságait is a reakciózónákon való továbbhaladás határozza meg. A legfinomabb minőség akkor érhető el, ha az első reakciózónából származó termékeket a következő reakciózónában hőkiegyenlítésnek vetjük alá. További szénhidrogének hozzávezetése másodlagos betáplálással a második reakciózónában az első zónában keletkezett részecskék növekedéséhez vezet. Ily módon nagyobb részecskéjű, nagyobb sűrűségű és kisebb felületű termék nyerhető. A szénhidrogének hozzákeverésének mennyisége minden további reakciózónában meghatározza a szénrészecskék méretét. A legnagyobb részecskeméret elérése érdekében további energia szükséges, amely a reakciózónákba C-H-C vegyületek adagolásával vihető be. Másik lehetőség a további energia bevitelére, hogy plazmafáklyákat helyezünk el ezekben a zónákban. Ezen alternatívák és a külön energiabevitelek jelentik a termékminőség ellenőrzését.

Úgy találtuk, hogy a találmány szerinti eljárással a szénhidrogénnek csaknem 100%-a a szén- és hidrogénhozam, és a reakció során keletkezett termékek egyike sem szennyezett. Továbbá lehetővé vált az előállított korom minőségének szabályozása mind a kívánt méret, felület, sűrűség, mind a savasság vonatkozásában, a lebontott termékek tisztaságának befolyásolása nélkül, ugyanakkor a módszer nagyon kevés energiát igényel a korábban alkalmazott előállítási eljárásokhoz képest. Ez annak a következménye, hogy az exoterm lebontási energia például az utánadagolt nyersanyag lebontására hasznosítható.

A találmány szerinti eljárás során a metán a kiválasztott alapanyag, de természetesen lehetséges más szénhidrogének és természetes gázok vagy komponensek felhasználása, így a találmány szerinti eljárás szénhidrogénekre általánosan alkalmazható.

Elfogadható, hogy a reakcióút a korom előállítására azon a tényen alapul, hogy a pirolízis során először szénhidrogének keletkeznek, amelyek acetilénné (etinné) alakulnak át, azt követően pedig aromatikusan polimerizálódnak és makromolekulákat képeznek, azaz nagy molekulákat nagy molekulatömeggel. Ezek a makromolekulák túltelítettekké válnak, ezért folyadékcseppekké kondenzálódnak, amelyek azután szilárd szénmolekulákká pirolizálódnak. Ha már a folyadékcseppek kialakultak, többé már nem lehetséges a túltelítést elérni. Ennek a ténynek tulajdonítható, hogy a képződő makromolekulák a már ki alakult cseppecskéken vagy szemcséken adszorbeálódnak. Ez az adszorpció gyorsabban megy végbe, mint a makromolekulák képződése. Ennek következtében a kialakult elemi részecskék száma adott, és csak a nyomástól, hőmérséklettől és a kiindulási anyagtól függ. Ez képezi az alapját a keletkezett termék minőségszabályozásának. Ha például szénhidrogéneket vezetünk be arra a területre, ahol a folyadékcseppek már kialakultak, nem képződnek új részecskék, hanem a már meglévők növekszenek. Az itt hozzáadagolt szénhidrogének makromolekulákat képeznek, amelyek maguk hozzákapcsolódnak a már kialakult részecskékhez.

A keletkezett szén fizikai tulajdonságai a hőmérséklettel változnak. Magasabb hőmérsékleteken a keletkezett korom könnyebb. A nyomásviszonyok ugyancsak fontosak e tekintetben. A minőség szorosan összefügg azzal, hogy a makromolekulák milyen molekulákból állnak, s azok hogyan kapcsolódnak.

A találmány szerinti eljáráshoz használatos berendezés elsősorban egy fő plazmafáklyából áll, amelynek aktív területe reakcióaknában van elhelyezve, amely nyomás- és hőmérséklet-szabályozó készülékekkel és esetleg további fáklyákkal látható el. A kamra a gáz és a szén kivezetésére csővel van felszerelve, amely kivezetőcsőből elágazó csőhőcserélőhöz vezet a plazmafáklyához vezető visszatérő pipával a hőenergia recirkulációjához.

A következőkben a találmány szerinti eljárást egy megvalósítási mód és egy rajz több adatával mutatjuk be, amelyek egyszerűen, sematikusan illusztrálják a találmány szerinti berendezés felépítésének lényegét. Ezzel kapcsolatban meg kell említenünk, hogy a berendezés a rajzon csak az alapkonstrukciót mutatja be, és a találmány szerinti eljárás sajátos, jellemző szakaszait igyekszik ismertetni.

A szakember számára azonban ez a bemutatás mindazonáltal kellő útmutatást nyújt a találmány szerinti berendezés felépítésére nézve.

A szemléltetett megvalósítás során a felhasználásra kiválasztott nyersanyag az a szénhidrogén, amely jelenleg a legalkalmasabbnak tűnik az eljáráshoz, nevezetesen a metán.

A találmány szerinti berendezés alapvetően két fő részből áll, nevezetesen az A plazmafáklyából és a B reakciókamrából. Nyilvánvaló, hogy ez a B reakciókamra is különböző részekből áll, amikor a megoldás indokolja. Továbbá a B reakciókamrának az A plazmafáklyától távolabb eső végén a reakciótermékek számára kivezetőnyílásnak kell lennie, amelyet a C általános hivatkozási jellel jelöltünk.

A sematikusan ábrázolt, A-val jelzett plazmafáklyát több adattal mutatja be a bejelentő egyidejűleg benyújtott 91 4907 számú norvég szabadalmi leírása, s ezért itt nem szemléltetjük bővebben. Ettől eltérő konstrukciójú fáklyák alkalmazása is lehetséges.

A metánt a „B” reaktorkamrába az 1 bevezetőcsövön át vezetjük be. Az 1 bevezetőcső előnyösen folyadékkal hűtött és külső hőszigetelő réteggel borított, és a cső alakú „A” plazmafáklyában, a 2 külső elektródban van koaxiálisán elhelyezve. Az 1 bevezetőcső a plazmazónához képest axiálisan elmozdítható a fuvóka elhelyezésére. Alapvető, hogy a metán, amit az 1 bevezetőcsövön vezetünk be, alacsony hőmérsékletű, amikor a fúvókát elhagyja. Ha a metán hőmérséklete túllépi a megközelítően 650-700 °C-ot, a lebomlás túl korán megindul. Ez nemkívánatos, mert lebontási termékek képződhetnek az 1 bevezetőcsőben, még mielőtt a metán eléri a plazmalángot, így koksz formában a betáplálócső falán és a plazmafáklya elektródjain is lecsapódásokat

HU 217 794 Β okoz. Ezért a termék betáplálásakor megfelelő hűtést kell alkalmazni az ilyen típusú hibák elkerülésére.

Az A plazmafáklyához cső alakú 2, 3, 4 elektródok tartoznak, amelyek közül a legbelső elektród polarizált feszültséggel ellátott, és ahol a két külső elektród ellenkező polaritású. Mindegyik elektród egymástól függetlenül, axiális irányban elmozdítható és cserélhető, úgyhogy az eljárás folyamatos marad. Ez a grafitból, azaz szénből készült elektródok előnye. Az elektródok nem szennyezik a folyamatot, hanem ellenkezőleg, szerves részei annak, a lekoptatott részük a folyamatban ugyanolyan módon átalakul, mint a reaktáns. Az elektródok abból a szénből is készülhetnek, ami ebben a folyamatban keletkezik, amely teljesen szennyezésmentes anyag, s ez védetté is teszi. A reaktor bélésében, azon a helyen, ahol a plazmafáklya lángja ég, mágneses tekercset helyezünk el külön energia kinyerésére, amely lehetővé teszi a mágneses mező kezelését azon a területen, ahol az ív ég. Ily módon az ív rotációjának mértéke is szabályozható, míg ugyanakkor az ív longitudinális irányban kiszélesíthető, azaz változtatható a két legbelső elektród közötti ívtől a külső és belső elektródok közötti ívig. Az alkalmazott plazmagáz a hidrogén, amely a folyamatban előállítható.

Az A plazmafáklya a szénhidrogének, azaz például a metánbevezető csővel a B reaktorkamra elején van elhelyezve, ahol a belső falak grafitból vannak. Mivel az A plazmafáklya és az 1 bevezetőcső axiális irányban mozgatható, a térfogat, s ennek következtében a tartózkodási idő és a hőmérséklet szabályozható. Ennek a folyamatnak az aktív területe az 1-gyel jelzett zóna. Ebben az első reakciózónában a folyadékcseppek száma meghatározott. A hőmérséklet is szabályozható a plazmafáklya teljesítményének és a metán mennyiségének szabályozásával. Az 1 zónában, azaz az első reakciózónában a találmány szerinti eljárás három szakasza zajlik, három külön területre elkülönülten. Ez a következőképpen jellemezhető (az alább leírt területeket az ábrán római számokkal jelöltük).

I. terület

Ezen a területen a tiszta metánt vezetjük be olyan alacsony hőmérsékleten, amelyen valójában reakció nem megy végbe. A hőmérséklet 1000 °C alatti. Nagy betáplálási sebesség esetén valamennyi metán reagálás nélkül áthaladhat a következő reakciózónába, amelyet a B reaktorkamrában 2. zónának jelöltünk. A metán megközelítőleg 700 °C-on kezd reagálni, de 1000 °C alatti hőmérsékleten a reakció mértéke olyan alacsony, hogy az anyag zöme az I. területen nem reagál. Az I. és

11. római számmal jelölt területek közötti határterületen a hőmérséklet 1000 °C és 1200 °C közötti.

II. terület

Az I. terület körül helyezkedik el a plazmagázkitörés területe, ahol a folyamat extrém magas hőmérsékleten zajlik. Ezen a területen reakció nincs.

III. terület

A plazmagázterületen kívül olyan terület van, ahol a metán és a plazmagáz keveredése történik. Ahogyan már említettük, a plazmagáz hőmérséklete extrém magas, de a keverékben a hőmérsékletet alacsonyan tartjuk az acetilén (étin) erősen endoterm képződésével. A hőmérséklet itt 1200 °C és 2000 °C közötti. A legalacsonyabb hőmérsékletek a reaktor középső területén, a fáklyától legtávolabb találhatók. A reaktorfal és a III. terület között lehetővé válik a teljes dehidrogénezés előtt a képződött folyadékcseppek lecsapódása a falon. Ezek a cseppek kemény bevonatot okozhatnak a reaktorfalon, amelyet nehéz eltávolítani.

Az I. területről a termékáram vagy betáplálási áram, amely ellátja az I—III. területeket, a hőmérséklet és nyomás alapján meghatározza a szénrészecskék számát, és a szénrészecskéket a levegőáram egyenesen a következő zónába juttatja, a 2. zónába, a reaktorkamrába, ahol a további reakció zajlik. A rajzon a reakció területét IV. területnek j éleztük.

IV. terület

Ezen a területen az acetilén (étin) utolsó maradékai reagálnak, kormot és hidrogént képezve.

A hőmérséklet itt 1200 °C és 1600 °C közötti. Ezen a területen lehetséges további nyersanyag, nevezetesen metán utánadagolása, annak érdekében, hogy a termékkeverék hőmérsékletét metánnal történő hőkiegyenlítéssel lehűtsük. Ez a metán hűti le a terméket, saját maga reagálva a korommal és a hidrogénnel.

Arra az elméletre alapozva, hogy a koromrészecskék száma adott, a reaktor ezen részén keletkezett szén a már meglévő részecskékre rakódik le. Ezek növekednek így nagyobbra, tömörebb terméket eredményezve. A termékhez a 2. zónában oxigéntartalmú anyaggal vagy külön plazmafáklyával további energiát adva, a IV. területre leírt folyamat addig ismételhető, amíg a termék eléri a kívánt méretet és sűrűséget. Ez a terület megismételhető további megfelelő területekkel, esetleg a B reakciókamra új szekcióiban. A további metánmennyiség és az oxigéntartalmú alapanyag bevezetőcsövét 8-cal jelöltük, és ez átvezet a 2 zónába. Ráadásul a zóna lehetővé teszi külön plazmafáklyák csatlakoztatását is (ezt nem illusztráltuk több adattal).

A reaktor azon része, amely ezeken a területeken kívül esik, rendes körülmények között „holt térfogat”. A „holt térfogat” csökkenti a szilárd anyag lerakódását a reaktor falán, és ezért kívánatos. A III. és IV. terület között alacsony az axiális sebesség, ami ezen a területen a szénanyag felhalmozódásához vezethet. Ezen a területen csaknem egy padló alakul ki a reaktorban. Az anyagnak alacsony a mechanikai szilárdsága és könnyen, mechanikai úton eltávolítható. A reaktoron belüli nagy sebesség is ellensúlyozza ezt a tendenciát. A reaktor speciális konstrukciója segít korlátozni az ilyen típusú eltömődést azáltal, hogy folyadékrészecskéket alakít ki, amelyek dehidrogéneződnek, mielőtt elérik a falat és szilárd bevonatot képeznek. A visszafeltöltődésből származó nemkívánatos eltömődések és a reaktorleállások megelőzése érdekében a reaktort belső, mechanikus kaparószerkezettel szerelik, amely rendszeresen lekaparja a reaktor falait. A mechanikus kaparó ellátható csatornákkal a reaktorfalak megfelelő oxidálószerrel történő belső lemosásához. Az energiahozam további növelése érdekében a metán a folyamatban nyert hőenergiával, hőcserélőben előmelegíthető, a hőt a reaktorkamrából kijövő ter4

HU 217 794 Β mékáramból nyerik, s ezáltal majdnem 700 °C lesz a metán hőmérséklete, amikor az 1 bevezetőcsövön vagy a 8 bevezetőcsöveken a 2 zónába betápláljuk.

A fentiekben csak a találmány szerinti eljárás egy példáját mutattuk be, és az alapvető jellemzőit egy, a találmány szerinti berendezésnek. Amint már említettük, sokféle lehetőség van a találmány oltalmi körében változtatni és meghatározni a betáplált anyag minőségét és típusát. Ez függ a betáplált anyagtól is. Általánosságban a szénhidrogént mutattuk be, és a napjainkban legelőnyösebb szénhidrogént, a metánt. Alternatívák lehetnek például a fürészpor vagy faforgács a cellulóz- és fafeldolgozó iparból, más olajtermékek és általában a természetes gázok. A találmánnyal kapcsolatban ugyancsak fontos az eljárás szempontjából, hogy megvalósítható olyan tényezők hatása nélkül, mint a készülék eltömődése stb. Ebben a vonatkozásban célszerű egyesíteni a bejelentők 91 4908 számú norvég szabadalmi leírásában bemutatott módszerrel.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás szénhidrogének lebontására hidrogén és korom előállítására, amelynek során előmelegített nyersanyagot plazmafáklyán vezetünk át, a plazmagáz hulladék hidrogén, amellyel az alapanyagot reakciótérben, pirolitikusan lebontjuk, azzal jellemezve, hogy a szénhidrogén alapanyagot, előnyösen metánt, hőszabályozott bevezetőcsővel plazmafáklyán vezetjük át úgy, hogy a hőmérséklete legfeljebb 1000 °C, előnyösen 650 és 700 °C közötti legyen, amikor a bevezetőcsövet elhagyja, az alapanyagot egyenletesen előmelegítjük a plazmaláng közvetlen közelében, az alapanyagot a plazmafáklya lángjához képest centrálisán adagoljuk be, közvetlenül a plazmaláng mögötti területen történik a szénhidrogén anyag és a plazmagáz keveredése, a hőmérsékletet 1600 °C fölé emeljük, ami a nyersanyag lebomlási hőmérséklete, ilyen körülmények között folyadékcseppek formájában szabad hirogén és dehidrogénezett szén keletkezik, az ilyen módon képződött anyagot egy vagy több további állapoton vezetjük keresztül, amelynek során a hőmérsékletet 1200 és 1600 °C között tartjuk, ahol a szénhidrogének végső és teljes lebomlása korommá és hidrogénné végbemegy, további nyersanyagot adagolunk ebben a fázisban, ami hőkiegyenlítést eredményez és reagál a már kialakult korommal, ezáltal a részecskeméret, a sűrűség és a termék mennyiségét növeli további energiaigény nélkül, ezután a képződött terméket összegyűjtjük és elkülönítjük, a forrógáz-visszavezető pipán a fáklyába vezethető az energiahasznosítás további javítására, a reakció során a hőmérsékleteket a reagáló anyag és a plazmagáz adagolási arányával és/vagy a plazmafáklya energiafelhasználásának befolyásolásával, és/vagy a reakció során a nyomás változtatásával szabályozzuk, így a keletkező korom minőségét is szabályozhatjuk a kívánt minőség elérésére.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás végső fázisában a hőmérséklet szabályozására külön plazmafáklyát alkalmazunk.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lebontási termékek a nyersanyagban jelen lévő anyagokon kívül más anyagoktól, különösen szennyező anyagoktól mentesek.
4. Berendezés, amely az 1. igénypont szerinti szénhidrogének lebontására szolgáló eljárás megvalósítására alkalmas, plazmafáklyából (A) és reakciókamrából (B) áll, azzal jellemezve, hogy a plazmafáklya (A) központi, hőszabályozott bevezetőcsővel (1) van ellátva az alapanyag-betápláláshoz, ami legalább három elektródát (2, 3,4) tartalmaz, és a reakciókamra (B) végén van elhelyezve, hogy a reakciókamra (B) belseje szénnel bélelt, az oldalfalán nyitható bevezetőcső- (8) nyílásai vannak további alapanyag-betápláláshoz, esetleg további plazmafáklyák elhelyezésére, és hogy a reakciókamrának a plazmafáklyával szemközti vége kivezetőnyílással van ellátva a végtermék számára, és adott esetben recirkulációs csővel is a keletkező gáz, rendes körülmények között a hidrogén számára, amely a plazmafáklyához vezet.