Способ получения сажи и водорода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ И ВОДОРОДА(71) Заявитель Квернер Инджиниринг А.С.(73) Патентообладатель Квернер Инджиниринг А.С.(57) 1. Способ получения сажи и водорода, включающий расщепление углеводородов в плазменной горелке с использованием водорода в качестве плазмообразующего газа при введении в последний дополнительного количества природного газа или метана, отличающийся тем, что в плазмообразующий газ вводят от 1 до 10 природного газа или метана, причем количество примешиваемого природного газа или метана регулируют в соответствии с расходом электрода, рассчитываемым на базе рабочих параметров дуги плазменной горелки с тем, чтобы уменьшить расход электрода. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что природный газ предварительно нагревают. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что природный газ вводят в газ плазмы посредством отдельных подводящих трубок. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что углеводороды добавляют в плазмообразующий газ. Изобретение относится к способу получения сажи и водорода в плазменных горелках при обработке и расщеплении углеводорода. Из патента Великобритании 1 400 266 известен способ получения газовой сажи путем пиролиза углеводородов в плазменном реакторе. Устройство включает два электрода, расположенные коаксиально друг против друга. Углеводороды в газообразном состоянии подают на образование плазмы. Кроме того, чтобы более полно утилизировать тепло плазмы и увеличить выход, углеводороды так 2618 1 же могут дополнительно подаваться в нижнюю часть реакционной камеры. Однако не описывается то, что использование газа углеводорода в качестве газа плазмы будет уменьшать или как-нибудь воздействовать на расход электрода в плазменном реакторе. При переработке и расщеплении природного газа в плазменной горелке происходит расход электродов, который приводит к необходимости пополнения или замены электродов через определенный период использования. Такой расход является нежелательным, поскольку это вызывает остановку процесса, которая может быть длительной и которая прерывает производство в дополнении к расходу дорогостоящего электродного материала. Одной из альтернатив является использование возобновляемых электродов из графита или углеродсодержащего материала, которые могут непрерывно пополняться и не загрязнять продукты расщепления. Это будет дешевле, чем использование нерасходуемых электродов, которые являются более сложными и более дорогими в дополнение к тому, что они загрязняют воздух. Задачей настоящего изобретения является создание способа уменьшения расхода электродного материала в плазменных горелках, предназначенных для расщепления и обработки углеводородов, не считаясь с тем,являются ли эти электроды расходуемыми или нерасходуемыми электродами. Эта задача достигается за счет создания способа, признаки которого заявлены в формуле изобретения. Сущность способа заключается в том, что углеводороды, которые расщепляются в плазменной горелке,могут быть использованы для того, чтобы обеспечить уменьшение расхода электрода, путем вмешивания их в реальный газ плазмы. При добавлении углеводорода непосредственно в газ плазмы плазмообразующий газ расщепляется на водород и газовую сажу в зоне реального пламени, где происходит расход электрода, и полученная газовая сажа осаждается в той же самой зоне, где расходуется электрод. Таким образом обеспечивается наращивание электродов, которое полностью или частично может компенсировать расход электрода,вследствие чего срок службы электродов увеличивается. Путем регулирования количества примешиваемых углеводородов, например, метана и, возможно, также площади введения газа и его температуры, можно регулировать осадок или отложения на электродах, в результате чего и достигается этот благоприятный эффект. Количество примеси натурального газа или метана может регулироваться известными способами, например, путем регулируемых клапанов. Природный газ или метан может быть предварительно нагрет известными способами, например, в теплообменнике, где происходит теплообмен между тепловым потоком продукта реакции и натуральным газом или метаном. Такое использование беспорядка на электродах как полезного эффекта наиболее удивительно. До настоящего времени одним из самых больших проблем при работе плазменных горелок является этот беспорядок на электродах в процессах расщепления. При осуществлении настоящего изобретения, однако, этот беспорядочный эффект регулируется и направляется в желаемое место путем смешивания природного газа с реальным газом плазмы. Особенно благоприятный эффект получают при использовании в качестве газаплазмы водорода для того, чтобы гарантировать что в составе газа плазмы не будет происходить никаких изменений вследствие новообразования. Были проведены испытания как с медными, так и с графитовыми электродами, в которых на обоих типах электродов был достигнут одинаковый эффект. Эффект, полученный из собственных экспериментов заявителя, показан на чертежах, на которых показана функциональная зависимость расхода электрода (г/кВт - час) от количества метана (от 1 до 10) смешанного с водородным газом плазмы. Следовательно в настоящем изобретении обеспечивается значительное улучшение работы плазменной горелки и удобным способом. Дополнительным преимуществом является то, что тепловая нагрузка на электроды может быть уменьшена путем примешивания газа углеводорода, действие которого особенно ясно выражено, когда водород используется в качестве газа плазмы. Расход электрода в случае угольных электродов для производства чистых продуктов разложения из газа углеводорода может быть частично или полностью уменьшен посредством настоящего изобретения с направляемым и регулируемым примешиванием газа углеводорода в газ плазмы. Для того, чтобы можно было регулировать наращивание электрода в точке расхода, количество примешиваемого газа может соответствующим образом регулироваться на базе контрольных параметров, которые рассчитываются на базе полного падения напряжения в дуге плазменной горелки. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.