SK281315B6 - Spôsob rozkladu uhľovodíkov - Google Patents

Abstract

Spôsob rozkladu uhľovodíkov, zvlášť zemného plynu alebo metánu, na výrobu sadzí a vodíka v plazmovom horáku s najmenej jednou elektródou spočíva v tom, že sa vodík privádza do plazmového horáka ako plyn vytvárajúci plazmu, pričom sa do plynu vytvárajúceho plazmu pridáva 1 až 10 % zemného plynu alebo metánu a množstvo prímesi zemného plynu alebo metánu sa riadi v závislosti od spotreby energie v kWh oblúku plazmového horáka. Výhodne sa môže zemný plyn pred pridávaním do plynu vytvárajúceho plazmu predhrievať, môže sa privádzať do plynu vytvárajúceho plazmu zvláštnymi prívodnými trubicami alebo sa môžu do plynu vytvárajúceho plazmu pridávať uhľovodíky.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu rozkladu uhľovodíkov, zvlášť zemného plynu alebo metánu, na výrobu sadzí a vodíka v plazmovom horáku s jednou alebo viacerými elektródami, pričom vodík je privádzaný do plazmového horáka s jednou alebo viacerými elektródami vo forme plynu vytvárajúceho plazmu.

Doterajší stav techniky

Z DD 292 920 je známy spôsob výroby vysoko kvalitnej karbónovej černe pyrolýzou uhľovodíkov v plazmovom reaktore. Zásoba hydrokarbónu môže byť v skupenstve plynnom, kvapalnom alebo tuhom. Plazma môže byť vytváraná vodíkom alebo inertným plynom, ako je argón alebo zmesou vodíka a uhľovodíkového plynu alebo uhľovodíkovým plynom samotným. Nie je však opísané, či použitie zmesi uhľovodíkového plynu a vodíkového plynu ako plynu tvoriaceho plazmu znižuje alebo má akýkoľvek vplyv na spotrebu elektródy v plazmovom horáku. Z GB 1 400 266 je známy spôsob výroby karbónovej černe pyrolýzou z uhľovodíkov v plazmovom reaktore. Zariadenie pozostáva z dvoch elektród umiestnených v osi proti sebe. Uhľovodíky v plynnom stave sú dodávané na vytváranie plazmy. Aby sa lepšie využilo teplo plazmy a zvýšil výnos, môžu byť uhľovodíky plnené rovnako do reakčnej komory. Nie je však opísané, či použitie uhľovodíkového plynu ako plynu vytvárajúceho plazmu znižuje alebo má akýkoľvek vplyv na spotrebu elektród v plazmovom reaktore. V dôsledku spotreby elektród pri spracovaní a rozklade zemného plynu v plazmovom horáku je nevyhnutné po určitom čase prevádzky ich doplnenie alebo nahradenie. Táto spotreba elektród je nežiaduca, pretože spôsobuje časté prerušenie procesu a výroby so stratou času a stratou cenného elektródového materiálu. Jednou z možnosti ako sa tomuto dá predísť je použitie obnoviteľnej elektródy z grafitu alebo z uhlíkového materiálu, ktorý je možné nepretržite dopĺňať a ktorý neznečisťuje výrobky rozkladu. Tento spôsob je lacnejší, než použitie spotrebiteľných elektród, ktoré okrem toho, že znečisťujú produkty rozkladu, sú navyše zložitejšie a drahšie. Cieľom tohto vynálezu je odstrániť nevýhody doterajšieho stavu techniky a zabezpečiť spôsob rozkladu uhľovodíkov, špeciálne zemného plynu alebo metánu, v plazmovom horáku na výrobu sadzí a vodíka s elektródou, pri ktorom by bola znížená spotreba elektródového materiálu v plazmovom horáku bez ohľadu na to, či sú elektródy obnoviteľné alebo spotrebiteľné.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky doterajšieho stavu techniky do značnej miery odstraňuje spôsob rozkladu, zvlášť zemného plynu alebo metánu, na výrobu sadzí a vodíka v plazmovom horáku s jednou alebo viacerými elektródami. Vodík je privádzaný do plazmového horáka s jednou alebo viacerými elektródami vo forme plynu vytvárajúceho plazmu podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že do plynu vytvárajúceho plazmu sa pridáva 1 až 10 % zemného plynu alebo metánu, pričom množstvo prímesi zemného plynu alebo metánu je riadené v závislosti od spotreby energie v kWh oblúka plazmového horáka. Zemný plyn môže byť výhodne predhriaty pred pridávaním do plynu vytvárajúceho plazmu. Zemný plyn môže byť rovnako výhodne privádzaný do plynu vytvárajúceho plazmu prostredníctvom zvláštnych prívodných trubíc. Do plynu vytvárajúceho plazmu môžu byť výhodne pridávané uhľovodíky.

Dospelo sa k prekvapujúcemu objavu, že uhľovodíky, ktoré sa majú rozložiť v horáku, je možné využiť na dosiahnutie zníženia spotreby elektródy ich primiešaním do vlastného plazmového plynu. Pridaním uhľovodíkov priamo do plazmového plynu sa tieto rozložia na vodík a sadze vo vlastnej plynnej zóne, kde dochádza k spotrebe elektródy, a vyvinuté sadze sa usadia v rovnakej oblasti, kde dochádza k spotrebe. Týmto spôsobom sa docieli rast na elektródach, ktorý môže celkom alebo čiastočne kompenzovať ich spotrebu, čím spôsobí viditeľné predĺženie životnosti elektród.

Riadením množstva prímesí uhľovodíkov, napríklad metánu a prípadne tiež zavedením oblasti na plyn a jeho teplotu, sa umožní riadenie usadzovania na elektródach a tým dosiahnutie tohto priaznivého účinku.

Toto využitie „usadzovania“ na elektródach, ako výhodného účinku, je veľmi prekvapivé. Dosiaľ toto usadzovanie na elektródach počas rozkladu tvorilo jeden z najväčších problémov pri prevádzke plazmových horákov. Spôsobom podľa tohto vynálezu je však účinok znečistenia riadený a zavedený do žiaducej oblasti zmiešavaním zemného plynu s vlastným plazmovým plynom. Týmto je možné životnosť elektród zvýšiť bez nutnosti použitia nákladných prostriedkov, pretože je využitý dostupný a cenovo prijateľný plyn. Zvlášť priaznivý účinok sa docieli použitím vodíka ako plazmového plynu kvôli zaisteniu, že nedôjde k zmenám zloženia plazmového plynu z dôvodu následného nárastu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na priloženom výkrese je znázornená funkcia spotreby množstva elektródy od množstva metánu v plazmovom plyne.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Pokusy boli vykonané tak s medenými, ako aj s grafitovými elektródami, pri ktorých bol dosiahnutý ten istý účinok pri oboch elektródach. Účinok získaný z prihlasovateľových vlastných skúšok je znázornený na výkrese, ktorý ukazuje spotrebu elektródy ako funkciu obsahu metánu primiešaného do vodíkového plazmového plynu.

Týmto jednoduchým spôsobom podľa vynálezu sa dosiahlo značné zlepšenie prevádzky plazmových horákov. Ďalšou získanou výhodou je, že tepelná záťaž elektród je značne znížená primiešaním uhľovodíkového plynu, t. j. účinok, ktorý je zvlášť výrazný pri použití vodíka ako plazmového plynu.

Preto je možné pomocou vynálezu čiastočne alebo celkom znížiť spotrebu elektród v prípade použitia uhlíkových elektród na výrobu čistých produktov rozkladu uhľovodíkového plynu, vedeným a riadeným primiešanim uhľovodíkového plynu do plazmového plynu. Kvôli riadeniu rastu elektródy v mieste spotreby je možné množstvo prímesi zemného plynu vhodne riadiť na základe parametrov riadenia vypočítaných na základe napätia oblúka plazmového horáka.

Claims (4)

1. Spôsob rozkladu uhľovodíkov, zvlášť zemného

SK 281315 Β6 plynu alebo metánu, na výrobu sadzí a vodíka v plazmovom horáku s aspoň jednou elektródou, podľa ktorého sa vodík privádza do plazmového horáka vo forme plynu vytvárajúceho plazmu, vyznačujúci sa tým, že do plynu vytvárajúceho plazmu sa pridáva 1 až 10 % zemného plynu alebo metánu, pričom množstvo prímesi zemného plynu alebo metánu sa riadi v závislosti od spotreby energie v kWh oblúku plazmového horáka.

2. Spôsob rozkladu uhľovodíkov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pred pridávaním do plynu vytvárajúceho plazmu sa zemný plyn predhrieva.

3. Spôsob rozkladu uhľovodíkov podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že zemný plyn sa privádza do plynu vytvárajúceho plazmu zvláštnymi prívodnými trubicami.

4. Spôsob rozkladu uhľovodíkov podľa nároku 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že do plynu vytvárajúceho plazmu sa pridávajú uhľovodíky.