RU2648317C1 - Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ - Google Patents
Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648317C1 RU2648317C1 RU2016148415A RU2016148415A RU2648317C1 RU 2648317 C1 RU2648317 C1 RU 2648317C1 RU 2016148415 A RU2016148415 A RU 2016148415A RU 2016148415 A RU2016148415 A RU 2016148415A RU 2648317 C1 RU2648317 C1 RU 2648317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- microwave
- initiator
- methane
- microwave radiation
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 12
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;methane Chemical compound C.O=C=O KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
'Изобретение относится к химии, в частности к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ. Устройство содержит источник микроволновой энергии и рабочую камеру, при этом на одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, а на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды. В камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Технический результат заключается в снижении теплового воздействия на инициатор и увеличении мощности микроволнового излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к химии, в частности к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ.
Известно устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ, содержащее буферную емкость смешения, реакционную камеру, генератор микроволновых колебаний и резонатор. Устройство содержит блок питания переменной мощности и волновод, выполненный в виде коаксиально расположенных внешнего и внутреннего электродов, причем внешний электрод является реакционной камерой, а внутренний электрод изготовлен полым и заканчивается соплом, выполненным из тантала (RU 80450 U1, 10.02.2016).
В известном устройстве плазма постоянно контактирует с внутренним электродом микроволнового тракта, рассеивая часть тепловой энергии на нем. Это ограничивает уровень мощности микроволнового излучения.
Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ.
Техническим результатом предложенного устройства является значительное снижение теплового воздействия на инициатор и значительное увеличение мощности микроволнового излучения при сохранении времени жизни инициатора, а также возможности отказа от дорогих тугоплавких металлов.
Технический результат достигается тем, что устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ содержит источник микроволновой энергии, рабочую камеру. При этом, для возможности визуальной диагностики процесса, боковые стенки камеры могут быть изготовлены из кварца. На одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды, причем в камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна.
На чертеже схематически представлено устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ.
Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ содержит источник микроволновой энергии (на чертеже не показан), рабочую камеру 1. На одном торце рабочей камеры 1 выполнено входное кварцевое окно 2, через которое вводят микроволновое излучение, на другом торце камеры 1 размещены патрубки 4 и 5 откачки и ввода рабочей среды. В камере 1 на противоположной стороне от окна 2 размещен инициатор 3, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см. Технический результат достигается только в пределах вышеуказанных диапазонах. Радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Технический результат достигается только в пределах указанного размера.
Устройство состоит из камеры 1 с длиной = 20-22 см и внутренним диаметром ∅=9-10 см. Для возможности визуальной диагностики процесса камера может изготавливаться из кварца. Для ввода микроволнового излучения в торце камеры предусмотрено кварцевое окно 2 диаметром 7-8 см и толщиной 5-6 мм. Для откачки камеры и запуска в нее рабочей смеси предусмотрены патрубки 4 и 5 соответственно, которые находятся в противоположном торце от кварцевого окна 2. Для формирования плазмы в камере предусмотрен разрядный инициатор 3, который представляет из себя матрицу из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см. Радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Инициатор находится в противоположном от кварцевого окна торце камеры.
Способ заключается в откачке камеры через патрубок 4 до давления 0,5-1 мм рт.ст., запуске в нее метана (СН4) до давления 500 мм рт.ст. и углекислого газа до общего давления 1000 мм рт.ст. через патрубок 5. После этого в камере образуется гомогенная метан - углекислотная смесь. После этого в камеру через входное окно 2 вводится микроволновое излучение. После подачи в камеру микроволнового излучения, происходит образование плазмы на разрядном инициаторе 3, после чего плазма заполняет весь объем камеры.
За счет того, что плазма 6, возникая на разрядном инициаторе 3, начинает двигаться навстречу СВЧ-излучению в сторону входного окна 2 и перестает контактировать с инициатором 3, существуя при этом в объеме камеры. Кроме того, при работе в проточном режиме за счет возможности использования более высоких мощностей СВЧ-излучения производительность данного реактора значительно увеличивается.
Под действием этой плазмы происходило плазмохимическое некаталитическое превращение метан-углекислотной смеси в синтез-газ по реакции СН4+СO2=2СО+2Н2.
Claims (2)
1. Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ, характеризующееся тем, что содержит источник микроволновой энергии, рабочую камеру, при этом на одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, а на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды, причем в камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна.
2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что боковые стенки камеры могут быть изготовлены из кварца.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148415A RU2648317C1 (ru) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148415A RU2648317C1 (ru) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2648317C1 true RU2648317C1 (ru) | 2018-03-23 |
Family
ID=61708093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148415A RU2648317C1 (ru) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2648317C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1881944A1 (en) * | 2005-05-17 | 2008-01-30 | Korea Basic Science Institute | Apparatus and method for producing hydrogen gas by microwave plasma discharge |
| RU80449U1 (ru) * | 2008-10-03 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Устройство для конверсии газов в плазме свч-разряда |
| WO2009113982A1 (en) * | 2006-05-10 | 2009-09-17 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Process and apparatus for hydrogen and carbon production via carbon aerosol-catalyzed dissociation of hydrocarbons |
| RU2513622C2 (ru) * | 2012-08-17 | 2014-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Про" | Способ микроволновый конверсии метан-водяной смеси в синтез-газ |
-
2016
- 2016-12-09 RU RU2016148415A patent/RU2648317C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1881944A1 (en) * | 2005-05-17 | 2008-01-30 | Korea Basic Science Institute | Apparatus and method for producing hydrogen gas by microwave plasma discharge |
| WO2009113982A1 (en) * | 2006-05-10 | 2009-09-17 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Process and apparatus for hydrogen and carbon production via carbon aerosol-catalyzed dissociation of hydrocarbons |
| RU80449U1 (ru) * | 2008-10-03 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Устройство для конверсии газов в плазме свч-разряда |
| RU2513622C2 (ru) * | 2012-08-17 | 2014-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Про" | Способ микроволновый конверсии метан-водяной смеси в синтез-газ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE602005025235D1 (de) | Mikrowellenplasmavorrichtung mit strudelförmigem gasfluss | |
| ATE537897T1 (de) | Plasmareaktor | |
| EP1865255A3 (en) | Apparatus for treating a waste gas using plasma torch | |
| MY173208A (en) | Methods and apparatuses for water purification | |
| BRPI0612134A2 (pt) | aparelho de geração de gás | |
| EA202190970A1 (ru) | Способ и устройство для плазмохимической конверсии газа/газовой смеси | |
| BRPI0715425A2 (pt) | queimador de chama e processo para queima de chama de uma superfìcie metálica | |
| EA200901294A1 (ru) | Система и способ получения хлорбензола (варианты) | |
| RU2648317C1 (ru) | Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ | |
| EA201990055A1 (ru) | Защищенная от коррозии трубка для риформинга с внутренним теплообменом | |
| NZ776195A (en) | Bioreactors for growing micro-organisms | |
| RU2011123888A (ru) | Устройство для получения энергии из дымовых газов | |
| RU2010145251A (ru) | Способ организации горения в гиперзвуковом прямоточном воздушно-реактивном двигателе и гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
| MY183535A (en) | Fluid treatment apparatus | |
| CY1124101T1 (el) | Βιοαντιδραστηρας με κινουμενους φορεις υποστηριξης (βιοφορεις) | |
| NO20023339L (no) | Fremgangsmåte for signaturfritt utslipp av avgasser fra undervannsfartöyer | |
| RU2009111176A (ru) | Способ микроплазменной сварки металлов | |
| RU2017124129A (ru) | Система камеры сгорания и устройства для селективного некаталитического восстановления и способ импульсного введения | |
| RU2015149760A (ru) | Способ и устройство для введения реакционных газов в реакционную камеру | |
| RU2640543C1 (ru) | Способ микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ и устройство для его осуществления | |
| RU2315651C2 (ru) | Способ очистки газообразных и жидких веществ от примесей и устройство для его осуществления | |
| RU2009104757A (ru) | Устройство для получения углеродного материала с наноструктурированным углеродом с использованием взрыва | |
| RU2488741C2 (ru) | Деаэратор перегретой воды | |
| RU2007109335A (ru) | Способы получения нанодисперсного углерода (варианты) и устройство для их реализации | |
| Hayashi et al. | Gas-liquid two-phase chemical reaction model of reactive plasma inside a bubble for water treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181210 |