KR100229365B1 - 플라스마 토오치에서 전극소모의 감소방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천연가스 또는 메탄을 플라스마 가스내로 혼합시켜서, 특히 천연가스 또는 메탄으로 부터의 카아본 블랙 및 수소의 생성을 위한 탄화수소의 처리 및 분해동안 플라스마 토오치에서의 전극소모를 감소시키는 방법에 관한 것이다.

Description

플라스마 토오치에서 전극소모의 감소방법
본 발명은 탄화수소의 처리 및 분해에서 플라스마 토오치에서의 전극소모의 감소방법에 관한 것이다.
DD 292 920 호로 부터, 플라스마 반응기에서의 탄화수소의 열분해에 의해 고품질의 카아본 블랙을 제조하는 방법이 공지되어 있다. 탄화수소 원료는 기체, 액체 또는 고체일 수 있다. 플라스마는 수소 또는 아르곤과 같은 비활성 가스에 의해, 또는 수소와 탄화수소 가스의 혼합물에 의해, 또는 탄화수소 가스 단독에 의해 생성될 수 있다. 그러나, 플라스마 형성가스로서 탄화수소 가스와 수소가스의 혼합물의 사용이 플라스마 반응기에서 전극 소모에 대한 어떤 효과를 감소시키거나 또는 가질것이라는 것은 기술되어 있지 않다.
GB 1 400 266 호로부터, 플라스마 반응기에서 탄화수소의 열분해에 의해 카아본 블랙을 제조하는 방법이 공지되어 있다. 장치는 서로 반대 위치에 공축으로 위치한 2개의 전극으로 구성되어 있다. 기체상태에 있는 탄화수소가 플라스마의 형성을 위해 공급된다. 또한, 더욱 완전히 플라스마의 열을 이용하고 수율을 증가시키시 위해, 탄화수소는 또한, 반응 챔버에서 더 아래로 공급될 수 있다. 그러나, 플라스마 가스로서 탄화수소 가스의 사용이 플라스마 반응기에서 전극 소모에 대한 어떤 효과를 감소시키거나 또는 가질 것임은 기술되어 있지 않다.
플라스마 토오치에서의 천연가스의 처리 및 분해에서, 전극의 소모가 발생할 것이며, 이것은 일정기간의 사용후에 전극을 보충하거나 또는 교체해야할 필요성을 야기시킨다. 이러한 소모는, 소모가 공정의 정지를 야기시켜서, 시간을 소모할 수 있고 비싼 전극 재료의 소모 이외에 생산에 제동을 걸기 때문에 바람직하지 않다.
한가지 대안은 연속적으로 보충될 수 있고 분해 생성물을 오염시키지 않는 흑연 또는 탄소질 재료를 재활용할 수 있는 전극의 사용이다. 이것은 생성물을 오염시키는 것 이외에 더 복잡하고 더 비싼 비소모성 전극의 사용보다 쌀 것이다.
본 발명의 목적은, 전극이 재활용할 수 있는 전극 또는 소모성 전극중 어느 것을 사용하는가에 무관하게, 탄화수소의 분해 및 처리를 위해 사용되는 플라스마 토오치에서 전극재료의 소모를 감소시키기 위한 방법을 제공하는데에 있다.
상기 목적은, 제공된 특허청구의 범위에서의 특징부를 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.
토오치에서 분해시키려는 탄화수소가 이용되어, 탄화수소를 실재 플라스마 가스내로 혼합시킴으로써, 전극 소모의 감소를 달성시킬 수 있음이 발견되었다. 탄화수소를 플라스마 가스에 직접 첨가함으로써, 탄화수소는 전극 소모가 발생하는 실재 불꽃 영역에서 수소 및 카아본 블랙으로 분해되고, 생성된 카아본 블랙은 소모가 일어나는 똑같은 영역에서 석출된다. 상기 방식으로, 전체적으로 또는 부분적으로 소모를 보충할 수 있는 전극상에서 석출이 얻어져서, 전극의 수명을 명백히 연장시킨다.
탄화수소, 예를들어 메탄의 부가 혼합물의 양, 및 가능하게는 가스에 대한 도입부분 및 그 온도를 조절함으로써, 전극상의 석출을 조절하여 상기 바람직한 효과를 달성시키는 것이 가능해진다.
유용한 효과로서 전극상에서의 "오염"의 이용이 가장 놀라운 점이다. 지금까지, 플라스마 토오치의 작업에서 가장 큰 문제점 중 하나는 분해동안 전극상에서의 이러한 오염이었다. 그러나, 본 발명에 따라 진행함으로써, 오염효과는 천연가스를 실재 플라스마 가스와 혼합시킴에 의해 조절되고 원하는 부분내로 안내된다. 이에 의해, 시판되는 실비의 천연가스가 이용되므로, 비싼 수단을 사용할 필요없이 전극의 수명이 증가될 수 있다. 수소가 플라스마 가스로서 미리 사용되는 경우에, 특히 바람직한 효과가 얻어져서, 후성장으로 인해 플라스마 가스의 소모에서 변화가 발생하지 않음을 보장하게 된다.
구리 전극 및 흑연 전극 둘 모두를 사용하여 시도해 본 결과 2가지 유형의 전극 모두에 대해 똑같은 효과가 나타났다. 출원인 자신의 실험으로부터 얻어지는 효과는 수소 플라스마 가스와 혼합되는 % 메탄의 함수로서 전극 소모를 나타내는 도면에 예시되어 있다.
본 발명에 의해 간단한 방법으로 플라스마 토오치 작업에서 상당한 개선이 달성된다. 얻어지는 추가의 장점은, 전극상의 가열부하가 탄화수소가스의 부가 혼합물에 의해 감소될 수 있으며, 수소가 플라스마 가스로서 사용되는 경우에 그 효과가 특히 현저해진다는 점이다.
따라서, 탄화수소가스로 부터의 순수 분해 생성물의 제조를 위한 탄소 전극의 경우에 전극 소모는 플라스마 가스내로 안내되고 조절된 탄화수소 가스의 부가 혼합물의 사용으로 본 발명에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 감소될 수 있다. 소모 지점에서 전극의 성장을 조절할 수 있도록, 천연가스의 부가 혼합물의 양은, 플라스마 토오치의 아아크 전압을 기초로 하여 계산된 조절 파라미터를 기초로 적합하게 조절할 수 있다.

Claims (4)

  1. 천연가스 또는 메탄으로부터의 카아본 블랙 및 수소의 제조를 위한 탄화수소의 처리 및 분해 동안, 플라스마 형성 가스로서 수소가 공급되는 플라스마 토오치에서 전극소모를 감소시키는 방법으로서, 플라스마 형성가스내에 1내지 10% 의 천연가스 또는 메탄이 혼합되고, 플라스마 토오치의 아아크의 작업 파라미터를 기초로하여 계산된 전극소모에 따라 천연가스 또는 메탄의 부가 혼합물의 양을 조절함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 천연가스가 특정 온도까지 예열될 수 있음을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 천연가스가 별도 도입 파이프를 사용하여 플라스마 가스내로 도입됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 전극상의 가열부하의 감소를 위해 플라스마 가스에 천연가스가 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
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