SU595925A1 - Способ плазменно-дуговой обработки - Google Patents

Description

необходимо дл  конверсии хчмоводородо. вход щих в смесь.

Подобный эффект лшжно объ снлть следующим образом.

Во вс кой нсодиородпой газовой смеси под действием цеитробежны.х. сил и градиеитов температур 11роисход 1т механическое и тер.модиффузпонное разделение rasoti, вход щих в смесь. При этом более т желые молекулы смен;аютс  к. периферии и в более холодные области, а более легкие - к центру и в более иагретые области. В электрической дуге ирн наличии значительных градиентов темиератур, значительио возраста1онд1х в случае ее газовой стабилизации, всегда наблюдаетс  химическа  иеоднородность газовой атмосферы в ионеречиом сечении и по длипе дуги. Газы с большим молекул риым весом оттесн ютс  на периферию дуги, а с меньшим - к ее оси. Оеремеиный же химический состав ио сечению и но длине дуги создает различные услови  функционировани  нриэлектродных областей и столба дуги.

В рассматриваемом случае все газы и нары, нрнмеи емые как окислители, имеют больший молекул рный вес, чем углеро/т, (мол. вес 12) - продукт ниролиза углеводородов смеси. Так, молекул рный вес вод ного нара - 18, воздуха - 29, кислорода - 32, углекислого газа - 44. Соответственно соотношением весов того или иного окислител  и углерода происходит их разделеине в нлазмообразующей смеси: углерод оттесн етс  к оси дуги, т. е. к актнвны .м участкам электродов, а окислитель на периферию дуги. В результате такого распределени  нри избытке окислител  обесиечиваетс  выса}кивание углерода на рабочей иоверхности электродов и св зывание свободного углерода в химические соединени  (СО, СО2), иеонасные дл  качества обрабатываемого дугой материала в уже нагретом дугой газе.

Количество, введенное в илазмообразующую с.месь окислител , оставшеес  в нределах 1,05-2,5 от количества, необходимого дл  полной конверсии углеводородов, иринимают тем больше, чем больше молекул риый вее окислител , т. е. чем более неравномерен химический состав илазмообразуюи1ей смеси ио сечеиию и ио длине дуги. Так, в смеси природного газа с воздухом , носледннй ввод т в смесь в количестве в 1,05-1,3 раза больидем, чем это необходимо дл  конверсии природного газа.

В смеси природного газа с углекислым газом последний ввод т в смесь в количестве в 1,9-2,5 раза большем, чем это необходимо дл  конверсии природиого газа.

При гореиии дуги в илазмообразуюни1х смес х такого состава иа рабочей поверхности ненлав щнхс  электродов формируетс  углеродное образование с иеизменными во времеин коифигурацией и размерами , носто нно возобновл ющеес  в течение всего времени горени  дуги, а в нагретом дугой газе нолиостыо отсутствует несв занный углерод.

Введение в смесь окислите.1  в количестве более чем в 2,5 раза превосход щем необходимое дл  нолной конверсии углеводородов смеси, не обеснечивает иосто иного возобновлени  ненлав щихс  электродов из углерода - продукта пиролиза углеводородов с.мееи.

Введение в смесь окислител  в количестве менее чем в 1,05 раза превосход щем иеобходимое дл  иолной конверсии углеводородов смеси, не нсключает полностью несв занный углерод в нагретом дуго газе.

При горении дуги is услови х, соответcTiiyiOHuix 11)ел, .му п:()брете;1П1(), образуете  и посто нно }озобиов,1 етс  и:; илазмообразуюишй ереды катод.

Эмиттер, формируюнпиа-  и носто нно возобновл юни1йс  из углерода -- продукта ииролиза углеводородов илазмообразуюи ей ереды, имеет четкие н резко очерченные границы. Это обеснечнвает локализацию катодной области дуги п стабнльное ее горение нрактичс-ски нсограннченнос врем . Несв занный углерод в нагретом дугой газе отсутствует полностью.

Предлагаемое изобретение прошло успешно длнтельпую проверку на укрупненно-лабораторных установках института «Гиироникель нри гореиии дуги мощностью до 200 кВт в илазмообразующих смес х различного состава, но с количеством окислител  в них, лежащем в за вл емом диаиазоне.

Пример 1. В илазмообразующую среду дуги, содержащую метан с расходом 3800 нл/ч, гор щей в илазмотроне, иосле выхода иа режим стабильного горени  ввод т воздух в количеетве 9500 пл/ч, т. е. в 1,05 раза большем необходнмого дл  конверснн указанного колнчества метана. Дуг ноддержнвают на токе 400 А при мощноетн 112,5 кВт. В этих услови х формируетс  носто нно возобиовл юиишс  катод, а в нагретом дугой газе полностью отсутствует несв занный углерод.

Пример. 2. В нлазмообразующую среду , содержащую метан с расходом 3300 нл/ч дугп, гор щей в плазмотроне, после выхода на режнм стабильного горени  введен углекислый газ н количестве 6250 нл/ч, т. е. в 1.9 раза больп1ем необходимого дл  конверсии указаиного количества метана.

Дугу ноддержнвают на токе 520 А нри мониюсти 156 кВт. В этих услови х формируетс  иосто нно возобновл ющийс  к;атод , а в нагретом дугой газе полностью отсутствует несв занный углерод.

Пример 3. В илазмообразующую среду , содержащую метан с расходом 4500 1л/ч дуги, гop н eй в плазмотроне, носле выхода на режим стабильиого горени  ввод т углекислый газ в количестве 11250 нл/ч, т. с. в 2,5 раза большем необходимого дл  конверсии указанного количества метана. Дугу поддерживают на токе 700 А нри мощности 250 кЕ5т. В этих услови х формируетс  посто нно возобновл ющийс  катод, а в нагретом дугой газе иолиостью отсутствует несв занный углерод.

Claims (2)

1.Рудеико А. И. и др. Вли ние основных параметров процесса на равновесную

концентрацию окиси азота в воздушно-углеводородиой плазме физика, техника и применение низкотемиературной плазмы. Алма-Ата, 1970, с. 15-18.

2.Авторское свидетельство СССР Л;} 428646, кл. В 23 К 9/16, 1972.