PL170708B1 - Method of decomposing hydrocarbons - Google Patents

Abstract

1 . Sposób rozkladu weglowodorów dla wytwarzania wodoru i sadzy, w którym wstepnie ogrzany wsad zasilajacy jest przepuszczany przez palnik plazmowy, w 1 którym gaz plazmowy stanowi zawrócony do obiegu wodór, który powoduje pirolityczny rozklad wsadu wejsciowego, 1 w którym reakcja nastepuje w przes- trzeni reakcyjnej, znam ienny tym , ze wsad zasilajacy, korzystnie metan, jest transportowany przez palnik plazmowy w rurze wejsciowej o kontrolowanej temperaturze, tak ze ma on temperature nizsza niz 1000°C, korzystnie pomiedzy 650°C i 700°C, gdy opuszcza rure wejsciowa, ze wsad zasilajacy podlega pierwszemu prawie jedno- litemu ogrzewaniu w obszarze znajdujacym sie w bezposrednim sasiedztwie plomienia plazmy, przy czym wsad zasilajacy jest wprowadzany centralnie wzgledem plomienia palnika plazmowego, ze w obszarze bezposrednio za plomieniem plazmy, wystepuje mieszanie materialu weglowodorowego 1 gazu plazmowego, 4 Urzadzenie do rozkladu weglowodorów, zawierajace palnik plazmowy i komore reakcyjna, znam ienne tym, ze palnik plazmowy jest wyposazony w srodkowa rure wejsciowa o kontrolowanej tem- peraturze, sluzaca do prowadzenia wsadu zasilajacego, ze zawiera on przynajmniej trzy eleketrody i jest umieszczony przy koncu komory reakcyjnej, ze wnetrze komory reakcyjnej jest wylozone weglem, posiada otwory wlotowe w obszarach swych scian bocznych dla dodatkowego wsadu wejsciowego, ewentualnie dla zainstalowania dodatkowych palników plazmowych, 1 ze zakonczenie komory reak- cyjnej naprzeciwko palnika plazmowego jest wyposazone w wylot dla produktów koncowych 1 ewentualnie równiez rure recyrkulacyjna dla wytworzonego gazu, zwykle wodoru, która prowadzi do palnika plazmowego PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu rozkładu węglowodorów dla wytwarzania wodoru i sadzy, przy czym sposób ten wykorzystuje proces pirolizy za pomocą palnika w komorze reakcyjnej.

Tradycyjne sposoby produkcji sadzy polegają na spalaniu węglowodorów poprzez doprowadzanie powietrza. Uzyskiwana jakość zależy od doprowadzania powietrza lub tlenu i zastosowania rozmaitych ilości tlenu w nadmiarze lub niedoborze. W znanych sposobach

170 708 znaczne ilości węglowodorów są zużywane na dostarczanie wystarczającej energii dla rozkładu, przez co uzyskuje się stosunkowo niską wydajność otrzymywania sadzy. Dodatkowo do niskiej wydajności, proces spalania powoduje zanieczyszczenie środowiska, ponieważ Dędą powstawały zarówno dwutlenki węgla, jak i tlenki azotu. Zużyte gazy procesowe będą się nadawały do wykorzystania jedynie jako gaz opałowy.

Dla rozkładu węglowodorów były również stosowane inne sposoby pirolizy,w których były stosowane palniki plazmowe, jednakże nie było możliwe wykorzystywanie tych sposobów do ciągłej produkcji wskutek powstawania osadów na elektrodach, co prowadziło do przerw w procesie i kosztownych zabiegów czyszczących.

Węgiel tworzony poprzez pirolizę węglowodorów może być podzielony na dwa odmienne gatunki jakościowe, tj. sadzę i koks (pirolityczny węgiel). Sadza jest lekka i miękka, ma małą gęstość i jest wytwarzana w fazie gazowej, podczas gdy koks jest twardszy, ma dużą gęstość i jest wytwarzany na powierzchniach o stosunkowo niskich temperaturach, zwykle niższych niż 1100°C.

Z opisu USA. 4 101 639 jest znany pirolityczny sposób wytwarzania sadzy, w którym do strumienia plazmy jest wtryskiwana para wodna promieniowo i stycznie względem ścian komory reakcyjnej. Para wodna nie ma tendencji do tworzenia w sadzy węgla pirolitycznego i grafitu. Styczny strumień pary wodnej chroni ściany komory reakcyjnej przed oddziaływaniem wysokich temperatur strumienia plazmy i zapobiega osadzaniu na ścianach skondensowanego węgla. Jednakże woda powoduje rozkład i powstawanie grup tlenowych na powierzchni sadzy, co stanowi wadę dla większości gatunków sadzy. Ponadto woda powoduje rozkład i powstawanie gazów zawierających tlen, takich jak tlenki węgla i tlenki azotu, które zanieczyszczają gazy wychodzące z procesu.

Z DD 211 457 jest znany sposób i urządzenie do wytwarzania sadzy i wodoru. Część wodoru jest zawracana i stosowana jako gaz plazmowy. Podawany wsad w postaci węglowodorów jako płyn lub gazjest wprowadzany promieniowo poprzez dysze wjednym końcu komory reakcyjnej i jest wmieszany do strumienia plazmy w temperaturze pomiędzy 3500°K i 4000°K. Komora reakcyjna jest wyposażona w strefy odpuszczania, w których produkty reakcji są schładzane do temperatury około 1100°K. Strefy odpuszczania oddziaływają dodatkowo jako wymiennik ciepła i są stosowane do wstępnego ogrzewania zarówno gazu plazmowego jak i wsadu. Wada powyższego sposobu i urządzenia polega na tym, że ściany komory reakcyjnej są chłodzone, przez co powstają duże gradienty temperatury w komorze reakcyjnej w przestrzeni, w której występuje chłodzenie wsadu, czego rezultatem są niejednakowe warunki procesu i niejednakowa jakość produktu. Ponadto na oziębionych powierzchniach łatwo tworzy się osad.

Celem obecnego wynalazku jest opracowanie ulepszonego sposobu rozkładu węglowodorów poprzez pirolizę bez dostarczania dodatkowej energii i bez użycia materiałów lub gazów zanieczyszczających produkty rozkładu. Następnym celem wynalazku jest opracowanie sposobu, który może być wykorzystywany w sposób ciągły bez przerw na oczyszczanie urządzenia, przy jednoczesnym możliwie całościowym przekształcaniu surowców w pożądany produkt.

Dalszym celem wynalazku jest opracowanie sposobu, poprzez który można szeroko kontrolować i sprawdzać jakość uzyskiwanych produktów⁷.

Ostatecznym celem wynalazku jest opracowanie sposobu, który można stosować bez zanieczyszczenia środowiska.

Wynalazek dotyczy również urządzenia, które może być wykorzystane do stosowania tego sposobu.

Wspomniane powyżej cele są zrealizowane poprzez sposób i urządzenie, które charakteryzują się cechami przedstawionymi w zastrzeżeniach patentowych.

Wynalazekjest przeznaczony głównie do wytwarzania wodoru i sadzy, przy którym można według potrzeby kontrolować jakość i stopień gęstości składnika sadzy

Nieoczekiwanie stwierdzono, ze przy dodawaniu do jednej lub więcej stref w komorze reakcyjnej dodatkowego surowca, jest możliwe uzyskiwanie ochłodzenia odwodornionego

170 708 materiału węglistego w postaci kropelek płynu, a ponadto uzyskuje się kontrolowany wzrost lub zwiększenie wymiaru cząsteczkowego i gęstości wytwarzanej sadzy. Ponadto komora reakcyjna jest wyposażona w dodatkowe łuki plazmowe, które mogą doprowadzać do produktu więcej energii, tak ze proces można powtarzać aż do uzyskania pożądanej wielkości i gęstości cząstek sadzy.

Ponadto nieoczekiwanie stwierdzono, ze gdy wsad jest wprowadzany centralnie w palnik plazmowy tak, ze ten palnik plazmowy otacza reagent, to zapewnia on uzyskiwanie przez reagent równomiernej temperatury i utrzymane są jednolite warunki rozkładu, co daje jednolitą jakość produktu. Ponadto oznacza to, że reagent pozostaje centralnie w komorze reakcyjnej w trakcie tej fazy reakcji, kiedy jest największe niebezpieczeństwo powstawania osadu na ścianie, co w znaczym stopniu redukuje ten problem.

Również nieoczekiwanie stwierdzono, ze jest istotne aby temperatura wsadu nie była wysoka przy opuszczaniu rury doprowadzającej. Jeżeli temperatura wsadu przekracza wartość około 650°C do 700°C, wówczas rozkład rozpoczyna się zbyt wcześnie, i nawet rura doprowadzająca ulega obrastaniu koksem. Z tego względu rura doprowadzająca ma normalnie regulowaną temperaturę.

Według wynalazku, dostarczane są surowce, a mianowicie węglowodory, do palnika plazmowego, w którego strefie aktywnej są wytwarzane przynajmniej dwie strefy reakcyjne i w którym proces jest podzielony na kilka etapów. Tak więc sposób według wynalazku stanowi proces reakcyjny podzielony na etapy, w którym parametry poszczególnych stref mogą określać jakość produktów. W pierwszej strefie reakcyjnej procesu zachodzi rozkład pirolityczny i powstają głównie cząsteczki węgla, a makromolckuły w fazie gazowej zagęszczają się do kropel, które zostają uwodornione do postaci stałego węgla.. W ten sposób uzyskany zostaje pierwszy rozkład na dwa główne produkty wyjściowe, a mianowicie na wodór i sadzę. Ilość głównych cząstek węgla i ich rozmiar mogąbyć regulowane za pomocątemperatury i ciśnienia w tej strefie reakcyjnej. Jest to realizowane przez kontrolowanie ilości węglowodoru podawanego w stosunku do energii emitowanej przez palnik lub przez kontrolowanie czasu przetrzymywania cząstek w pierwszej strefie reakcyjnej.

Jakość produktu węglistego, jak również jego własności będą określone poprzez dalsze przejście przez strefy reakcyjne. Najlepsza jakość zostaje uzyskana, gdy produkty z pierwszej strefy reakcyjnej są wystawione na działanie oziębiające w następnej strefie reakcyjnej. Domieszanie dodatkowych węglowodorów w drugim przepływie zasilającym w drugiej strefie reakcyjnej będzie prowadziło do wzrostu cząstek wytwarzanych w strefie 1. W ten sposób uzyskuje się produkt o większych cząstkach, większej gęstości i mniejszej powierzchni. Ilość domieszki węglowodorów w dowolnych kolejnych strefach reakcyjnych będzie określała wielkość cząstek węgla. Dla największych cząstek będzie pożądana dodatkowa energia, która może być dostarczana przez zasilenie ich stref reakcyjnych związkami C-H-O. Alternatywnie, dodatkowa energia może być dostarczana za pomocą palników plazmowych umieszczonych w tych strefach. Tego rodzaju alternatywy i doprowadzanie dodatkowej energii pozwalają na regulowanie jakości produktu.

Stwierdzono, że sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie prawie 100% wydajności węgla i wodoru z węglowodoru i żaden z produktów reakcji nie będzie zanieczyszczony Ponadto, stało się możliwe kontrolowanie jakości wytworzonej sadzy pod względem pożądanej wielkości, powierzchni, gęstości i kwasowości bez pogarszania czystości produktów rozkładu, a jednocześnie sposób ten pobiera niewielką ilość energii w stosunku do poprzednio stosowanych sposobów produkcji. Dzieje się tak wskutek tego, że jest możliwe wykorzystanie egzotermicznej energii rozkładu, np. dla rozkładu dodatkowego surowca.

Jako produkt wsadowy w sposobie według wynalazku został wybrany metan, jednakże możliwe jest oczywiście wykorzystanie innych postaci węglowodorów i gazów naturalnych lub składowych, umożliwiając tym samym wykorzystanie sposobu według wynalazku zasadniczo do węglowodorów.

Przyjmuje się ze droga reakcyjna prowadząca do wytwarzania sadzy polega faktycznie na tym, ze węglowodory poprzez pirolizę są najpierw przekształcane na acetylen /etylen/, a

170 708 następnie rdzenie aromatyczne polimeryzują i tworzą makromolekuły, tj. duże cząsteczki o dużym ciężarze cząsteczkowym. Te makromolekuły stają się przesycone, zagęszczając się tym samym do postaci kropel płynu, które daiej pirolizują srałą cząsteczkę węgla. Gdy tylko zostaną wytworzone krople płynu, ustaje możliwość uzyskania przesycenia. Dzieje się tak w wyniku faktu, że powstałe makromolekuły będąadsorbowane na tych kroplach lub granulkach, które już zostały utworzone. Ta adsorpcja będzie postępowała bardziej gwałtownie niż formowanie makromolekuł. W konsekwencji ilość wytwarzanych cząstek elementarnych jest zadana i jest zależna jedynie od ciśnienia, temperatury i reagenta. Tworzy to podstawę do kontrolowania jakości wytwarzanego produktu. Jeżeli do przestrzeni, w której zostały wytworzone krople płynu zostaną wprowadzone np. węglowodory, wówczas nie będą wytwarzane żadne nowe cząsteczki, ale juz istniejące będą się rozrastały. Dodane węglowodory będątworzyły makromolekuły, które będą się przyłączały do już utworzonych cząstek.

Własności fizyczne wytworzonego węgla będą ulegały zmianie wraz z temperaturą. Przy wyższych temperaturach wytworzona sadza będzie bardziej napowietrzona. Warunki ciśnieniowe będą w związku z tym również istotne. Jakość jest ściśle odniesiona do rodzaju molekuł, z których są zbudowane makromolekuły i sposobu ich połączenia.

Urządzenie do wykorzystania w sposobie według wynalazku zawiera w zasadzie główny palnik plazmowy, którego aktywna powierzchnia jest umieszczona w komorze reakcyjnej, która może być wyposażona w urządzenia do regulacji ciśnienia i temperatury i ewentualnie dodatkowe palniki. Komora jest wyposażona w wylot dla gazu i węgla, z którego to wylotu odchodzi przewód rozgałęźny, prowadzący do wymiennika ciepła z rurą powrotną prowadzącą do palnika plazmowego dla recyrkulacji energii cieplnej.

Poniżej zostanie przedstawiony bardziej szczegółowo sposób według wynalazku za pomocą rozwiązania i rysunku, który w sposób całkowicie schematyczny ilustruje zasadę konstrukcji urządzenia według wynalazku. W związku z tym należy podkreślić, ze urządzenie pokazane na rysunku stanowi jedynie ilustrację zasadniczej konstrukcji i ma na celu wyjaśnienie poszczególnych etapów sposobu według wynalazku. Dla fachowca z danej dziedziny ilustracja ta stanowi wskazówkę odnośnie konstrukcji urządzenia według wynalazku.

W przedstawionym rozwiązaniu surowiec wybrany do stosowania stanowi węglowodór, który obecnie wydaje się być najbardziej odpowiedni dla procesu, a mianowicie metan.

Urządzenie według wynalazku zawiera w zasadzie dwa główne elementy składowe, mianowicie palnik plazmowy oznaczony jako A i komorę reakcyjnąB. Oczywiste jest, że komora reakcyjna może być również podzielona na kilka sekcji, jeżeli będzie to istotne. Ponadto, przy końcu komory reakcyjnej B odległym od palnika plazmowego A znajduje się wylot produktów reakcji, który jest oznaczony ogólnym odnośnikiem C.

Palnik plazmowy A zilustrowany schematycznie jest opisany bardziej szczegółowo w równoczesnym zgłoszeniu patentowym w Norwegii, Nr 914 907, na rzecz zgłaszaj ącego, a zatem jego konstrukcja nie jest tu opisana bardziej szczegółowo. Jest również możliwe stosowanie palników o odmiennej konstrukcji.

Metan jest wprowadzany do komory reaktora B poprzez rurę wejściową 1. Rura wejściowa 1 jest korzystnie chłodzona płynem, jest powleczona zewnętrzną warstwą izolującą cieplnie i jest umieszczona współosiowo w wewnętrznej elektrodzie 2 w rurowym palniku plazmowym A. Rura wejściowa 1 może być przesuwana w kierunku osiowym dla umieszczania dyszy względem strefy plazmy. Jest bardzo istotne, aby metan wprowadzony przez rurę wejściową 1 miał podczas opuszczania dyszy niską temperaturę. Jeżeli temperatura metanu przekroczy wartość około 650-700°C, wówczas rozkład będzie się rozpoczynał zbyt wcześnie. Jest to niepożądane, ponieważ produkty rozkładu mogą być wytwarzane wewnątrz rury wejściowej 1, zanim metan dojdzie do płomienia plazmy, powodując tym samym wytrącanie tych produktów w postaci koksu na ścianach rury zasilającej i na elektrodach palnika plazmowego. Jest zatem istotne dla produktu podawanego do rury wej ści owej, aby został on właściwie ochłodzony w celu uniknięcia tego typu zanieczyszczenia.

170 708

Palnik plazmowy A jest zbudowany z rurowych elektrod 2, 3, 4, przy czym wewnętrzna elektroda 2 jest zasilana napięciem stałym o danej biegunowości, a dwie zewnętrzne elektrody sapodiączone do przeciwnej biegunowości. Każda z elektrod może być umieszczona wzajemnie niezależnie od siebie w kierunku osiowym. Wszystkie elektrody są wykonane z grafitu i mogą być wymieniane podczas użytkowania, tak że proces pozostaje ciągły. Korzystne jest, aby elektrody były wykonane z grafitu, który stanowi węgiel. Elektrody nie będą zanieczyszczały procesu, wręcz przeciwnie, będą stanowiły integralną część procesu, a część ulegająca erozji będzie przekształcana w procesie w ten sam sposób, jak reagenty. Elektrody mogą również być wykonane z węgla powstającego w procesie i w szczególności pozbawionego materiałów zanieczyszczających, przez co jest on samopodtrzymujący. Przy wykładzinie reaktora w przestrzeni spalania łuku z palnika plazmowego jest umieszczona cewka magnetyczna 5, podłączona do oddzielnego źródła zasilania, co umożliwia regulowanie pola magnetycznego w obszarze spalania łuku. W ten sposób można kontrolować szybkość obrotów łuku, a jednocześnie łuk może być wyciągnięty w kierunku podłużnym, tj. od spalania pomiędzy dwiema wewnętrznymi elektrodami do spalania pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną elektrodą. Stosowanym gazem plazmowym jest wodór, który może być wytwarzany w procesie.

Palnik plazmowy A z rurą wejściową 1 dla węglowodorów, w ilustrowanym przykładzie dla metanu, jest umieszczony przy wlocie do komory reakcyjnej B, której wewnętrzne ściany są zbudowane z grafitu. Ponieważ palnik plazmowy A i rura wejściowa mogą być przesuwane w kierunku osiowym, zatem można kontrolować objętość a przez to czas przebywania oraz temperaturę. Aktywna przestrzeń dla tego procesu została oznaczona jako strefa 1. W tej pierwszej strefie reakcyjnej jest określona liczba kropel płynu, temperatura może być również kontrolowana przez stosunek mocy doprowadzonej do palnika plazmowego i ilość metanu. W strefie 1, tj. pierwszej strefie reakcyjnej, mają miejsce trzy etapy sposobu według wynalazku, podzielone na trzy odmienne obszary. Można to opisać następująco:

/obszary opisane poniżej są oznaczone cyframi rzymskimi na rysunku/.

Obszar I

W tym obszarze niezmieszany metan jest wprowadzany przy tak niskiej temperaturze, ze w rzeczywistości nie zachodzi żadna reakcja. Temperatura jest niższa niż 1000°C. Przy’ dużych szybkościach zasilania część metanu może przejść bez konwersji do następnej strefy reakcyjnej, która jest oznaczona jako strefa 2 w komorze reakcyjnej B. Metan rozpoczyna reagowanie przy około 700°C, jednakże w temperaturach poniżej 1000°C szybkość reakcji jest tak mała, że masa materiału w obszarze I nie będzie reagowała. W szerszej przestrzeni pomiędzy obszarem I a rzymską cyfrą II temperatura wynosi pomiędzy 1000 i 1200°C.

Obszar II

Wokół obszaru I leży przestrzeń spalania gazu plazmowego, który to proces przebiega w nadzwyczaj wysokiej temperaturze. W obszarze tym nie zachodzą żadne reakcje.

Obszar III

Na zewnątrz obszaru gazu plazmowego znajduje się przestrzeń, w której zachodzi mieszanie metanu i gazu plazmowego. Jak już wspomniano, temperatura gazu plazmowego jest nadzwyczaj wysoka, j ednakże temperatura w mieszaniniejest utrzymywana na niższym poziomie wskutek silnego endotermicznego wytwarzania acetylenu /etylenu/. Temperatura ta będzie na poziomie pomiędzy 1200 a 2000°C. Najniższe temperatury będą występowały w środkowym obszarze reaktora najdalej od palnika. Pomiędzy ścianą reaktora a obszarem III jest możliwe wytrącanie utworzonych kropel płynu na ścianie, zanim zostanącałkowicie odwodornione. Krople te mogąpowodować wytwarzanie twardej powłoki na reaktorze, która jest trudna do usunięcia.

Strumień produktu lub strumień zasilający ze strefy 1, która obejmuje obszary I-III, określa ilość cząsteczek węgla w oparciu o temperaturę i ciśnienie w tym odcinku, a strumień powietrza z cząsteczkami węgla jest wpuszczany bezpośrednio do następnej strefy, mianowicie strefy 2 w obudowie reaktora, gdzie następuje dalsza reakcja. Na rysunku przestrzenie reakcyjne są oznaczone jako obszar IV.

170 708

Obszar IV.

W obszarze tym reagują ostatnie pozostałości acetylenu /etylenu/ dla utworzenia sadzy i wodom.

Temperatura tutaj wynosi pomiędzy 1200 a 1600°C. W obszarze tym jest możliwe dodawanie dodatkowych ilości surowca, tj. metanu, dla ochłodzenia mieszaniny produktu przez oziębienie metanem. Metan ten będzie schładzał produkt poprzez reagowanie z sadząi wodorem.

W oparciu o teorię, że jest zadana liczba cząstek sadzy, materiał węglisty wytwarzany w tej części reaktora będzie się osadzał na już istniejących cząsteczkach. Będą one się zatem powiększały, dając produkt bardziej zwarty. Poprzez doprowadzenie do produktu większej ilości energii za pomocą medium zawierającego tlen lub dodatkowych palników plazmowych w strefie 2, proces opisany dla obszaru IV może być powtarzany, aż zostanie uzyskany pożądany rozmiar i gęstość produktu. Obszar ten może być powtarzany w następnych kolejnych przestrzeniach, możliwe w nowych odcinkach komory reakcyjnej B. Rura wejściowa dla dodatkowych ilości metanu i medium zawierającego tlen jest oznaczona jako 8 i jest wpuszczona do strefy 2. Dodatkowo strefa ta ma możliwość podłączenia dodatkowych palników plazmowych /nie pokazanych bardziej szczegółowo/.

Część objętości reaktora znajdująca się na zewnątrz tych obszarów będzie normalnie stanowiła “objętość martwą”. “Objętość martwa powoduje redukowanie osadu materiału stałego na ścianie reaktora i z tego względu jest pożądana. Pomiędzy obszarami III i IV występuje mała prędkość osiowa, która może prowadzić do narastania w tej przestrzeni materiału węglistego. W obszarze tym zostaje prawie utworzona podłoga w reaktorze. Materiał będzie posiadał małą wytrzymałość mechanicznąi może być łatwo usuwany środkami mechanicznymi. Duża prędkość poprzez reaktor również będzie przeciwdziałała takim tendencjom. Szczególny projekt reaktora dopomaga do ograniczenia tego rodzaju zanieczyszczenia poprzez powodowanie odwodornienia utworzonych cząsteczek płynu, zanim uderzą one o ścianę i utworzą twardą powłokę. Dla uruchomienia niepożądanego zanieczyszczenia przed powodowaniem wtórnego zanieczyszczenia i zatrzymania reaktora, jest on wyposażony w wewnętrzne mechaniczne urządzenie zgarniające, które regularnie zgarnia osad ze ścian reaktora. Mechaniczne urządzenie zgarniające może również być wyposażone w kanały z wewnętrznym spłukiwaniem ścian reaktora odpowiednim medium utleniającym. W celu dalszego zwiększenia wydajności energii uzyskiwanej tym sposobem, metan może być podgrzany poprzez wymianę ciepła ze strumieniem produktu z komory reaktora, przez co uzyskuje temperaturę prawie 700°C, gdy jest doprowadzany do rury wejściowej 1 lub do strefy 2 przez rury wejściowe 8.

Powyżej opisano tylko jeden przykład sposobu według wynalazku i zasadnicze fragmenty urządzenia według wynalazku. Jak już wspomniano, istnieje wiele możliwości modyfikacji i wyznaczania jakości i rodzaju produktu wyjściowego w obrębie wynalazku. Zależy on również od produktu wprowadzanego. Jest on opisany ogólnie jako węglowodór, zaś obecnie zalecanym węgloodorem jest metan. Alternatywnie mogą to być np. wióry lub trociny ze stolami lub przemysłu celulozowego, inne produkty ropy naftowej oraz gaz ziemny. Dla wynalazku jest również istotne odpowiednie oprzyrządowanie sposobu, aby nie był zakłócony takimi czynnikami jak zanieczyszczenie urządzenia itd. W związku z tym istotne jest wykorzystywanie sposobu opisanego w norweskim zgłoszeniu patentowym nr 914 908 na rzecz zgłaszającego.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób rozkładu węglowodorów dla wytwarzania wodoru i sadzy, w którym wstępnie ogrzany wsad zasilający jest przepuszczany przez palnik plazmowy, w i którym gaz plazmowy stanowi zawrócony do obiegu wodór, który powoduje pirolityczny rozkład wsadu wejściowego, i w którym reakcja następuje w przestrzeni reakcyjnej, znamienny tym, ze wsad zasilający, korzystnie metan, jest transportowany przez palnik plazmowy w rurze wejściowej o kontrolowanej temperaturze, tak ze ma on temperaturę niższą niż 1000°C, korzystnie pomiędzy 650°C i 700°C, gdy opuszcza rurę wejściową. że wsad zasilający podlega pierwszemu prawie jednolitemu ogrzewaniu w obszarze znajdującym się w bezpośrednim sąsiedztwie płomieniaplazmy, przy czym wsad zasilający jest wprowadzany centralnie względem płomienia palnika plazmowego, że w obszarze bezpośrednio za płomieniem plazmy, występuje mieszanie materiału węglowodorowego i gazu plazmowego, który korzystnie stanowi wodór i który korzystnie jest zawracany do obiegu, a temperatura wzrasta do ponad 1600°C, która stanowi temperaturę rozkładu surowego materiału, i że w tym obszarze jest wytwarzany wolny wodór i odwodorniony materiał węglisty w postaci kropel płynu, ze wytworzony tak materiał jest przepuszczany do jednego lub więcej kolejnych etapów, w których temperatura jest utrzymywana pomiędzy 1200°C i 1600°C i w których jest dokonywany ostateczny i całkowity rozkład węglowodorów na sadzę i wodór, ze w tym obszarze są dodawane następne surowe materiały, które powodują oziębienie i reagują z już wytworzoną sadzą powodując tym samym zwiększenie wielkości cząstek, ich gęstości i wytwarzanej ilości bez dalszego doprowadzania energii, a następnie wytworzone produkty są wyprowadzane i oddzielane, i że gorący gaz może być transportowany rurą powrotną do palnika dla dalszego zwiększenia wydajności energii, i że temperatury w przestrzeni reakcyjnej są kontrolowane przez regulowanie szybkości podawania reagenta i gazu plazmowego i/lub przez regulowanie zasilania energii do palnika plazmowego i/lub przez regulowanie ciśnienia w przestrzeni reakcyjnej, umożliwiając tym samym kontrolowanie jakości wytwarzanej sadzy, aby była to jakość pożądana.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ostatecznym etapie sposobu są stosowane dodatkowe palniki plazmowe w celu kontrolowania temperatury.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w produktach rozkładu nie są zawarte żadne inne materiały, w szczególności materiały zanieczyszczające, z wyjątkiem tych które występują we wsadach zasilających.
4. 4. Urządzenie do rozkładu węglowodorów, zawierające palnik plazmowy i komorę reakcyjną znamienne tym, że palnik plazmowy jest wyposażony w środkową rurę wejściową o kontrolowanej temperaturze, służącą do prowadzenia wsadu zasilającego, że zawiera on przynajmniej trzy eleketrody i jest umieszczony przy końcu komory reakcyjnej, że wnętrze komory reakcyjnej jest wyłożone węglem, posiada otwory wlotowe w obszarach swych ścian bocznych dla dodatkowego wsadu wejściowego, ewentualnie dla zainstalowania dodatkowych palników plazmowych, i że zakończenie komory reakcyjnej naprzeciwko palnika plazmowego jest wyposażone w wylot dla produktów końcowych i ewentualnie również rurę recyrkulacyjną dla wytworzonego gazu, zwykle wodoru, która prowadzi do palnika plazmowego.