PL170983B1 - S posób redukcji zuzycia elektrody w palnikach plazmowych PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób redukcji zuzycia elektrody w palnikach plazmowych, podczas przetwarzania i rozkladu weglowodorów dla wytwarzania sadzy i wodoru, zwlaszcza z gazu ziemnego albo metanu, przy czym wodór wprowadza sie do palnika plazmowego jako gaz tworzacy plazme, znamienny tym, ze z gazem tworzacym plazme miesza sie od 1 do 10% gazu ziemnego albo metanu, a ilosc domieszki gazu ziemnego albo metanu kontroluje sie w zaleznosci od zuzycia elektrody obliczonego na podstawie parametrów operacyjnych luku palnika plazmowego. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób redukcji zużycia elektrod w palnikach plazmowych, podczas przetwarzania i rozkładania węglowodorów przy otrzymywaniu sadzy i wodoru.

Z opisu patentowego DD 292 920 znany jest sposób wytwarzania sadzy o wysokiej jakości przez pirolizę węglowodorów w reaktorze plazmowym. Materiał węglowodorowy może mieć postać gazową, płynną albo stałą. Plazma może być utworzona z wodoru albo gazu obojętnego, jak argon, lub z mieszaniny wodoru i gazu węglowodorowego, albo z samego gazu węglowodorowego. W opisie tym nie ujawniono, że użycie mieszaniny gazu węglowodorowego i gazu wodorowego, jako gazu tworzącego plazmę, ograniczy albo będzie miało jakikolwiek wpływ na zużycie elektrod w reaktorze plazmowym.

Z opisu patentowego GB 1 400 266 znany jest sposób wytwarzania sadzy przez pirolizę węglowodorów w reaktorze plazmowym. Urządzenie składa się z dwóch elektrod umieszczonych współosiowo naprzeciw siebie. Dla utworzenia plazmy, węglowodory dostarczane są w stanie gazowym. Ponadto, dla pełniejszego wykorzystania ciepła plazmy i zwiększenia wydajności, węglowodory mogą być dostarczane dalej, do komory reakcji. Jednak w opisie tym nie ujawniono, że użycie gazu węglowodorowego jako gazu plazmowego ograniczy albo będzie miało jakikolwiek wpływ na zużycie elektrod w reaktorze plazmowym.

Podczas przetwarzania i rozkładania gazu ziemnego w palniku plazmowym dochodzi do zużycia elektrod, co narzuca potrzebę ich uzupełniania, albo wymiany po okresie używania. Zużycie to jest niepożądane, ponieważ powoduje przerwanie procesu, co może być czasochłonne i powoduje przerwy w produkcji, a ponadto materiał na elektrody jest drogi.

Rozwiązaniem jest użycie elektrod wymiennych z grafitu albo materiału węglowego, które mogą być stale uzupełniane i nie zanieczyszczają wytwarzanych produktów. Jest to tańsze niż użycie elektrod nietopliwych, które są bardziej skomplikowane i droższe oraz powodują zanieczyszczenie wytwarzanych produktów.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu redukcji materiału elektrodowego przeznaczonego do rozkładu i przetwarzania węglowodorów, niezależnie od tego czy elektrody są wymienialne czy nietopliwe.

Sposób redukcji zużycia elektrody w palnikach plazmowych według wynalazku, stosuje się podczas przetwarzania i rozkładu węglowodorów dla wytwarzania sadzy i wodoru, zwłaszcza z gazu ziemnego albo metanu, przy czym wodór wprowadza się do palnika plazmowego jako gaz tworzący plazmę. Sposób ten charakteryzuje się tym, że z gazem tworzącym plazmę miesza się od 1 do 10% gazu ziemnego albo metanu, a ilość domieszki gazu ziemnego albo metanu

170 983 kontroluje się w zależności od zużycia elektrody, obliczonego na podstawie parametrów operacyjnych łuku palnika plazmowego.

W korzystnym rozwiązaniu gaz ziemny wprowadza się do gazu plazmowego jako odrębne strumienie. Korzystnym rozwiązaniem jest, jeśli do gazu plazmowego dodaje się węglowodory.

Niespodziewanie stwierdzono, że węglowodory, które mają być rozłożone w palniku, mogą zostać wykorzystane dla uzyskania redukcji zużycia elektrody, przez zmieszanie ich w wykorzystywanym gazie plazmowym. Przez dodanie węglowodorów bezpośrednio do gazu plazmowego, zostanie on rozłożony na wodór i sadzę w obszarze płomienia, gdzie dochodzi do zużycia elektrody. Wytwarzana sadza jest osadzana w tym samym obszarze, w którym ma miejsce zużycie. W ten sposób uzyskano elektrody, których zużycie może być kompensowane, powodując znaczne wydłużenie czasu pracy tych elektrod.

Dzięki kontroli dodawanych węglowodorów, korzystnie metanu, i ewentualnie obszaru wprowadzania gazu oraz jego temperatury, możliwe jest kontrolowanie osadu na elektrodach i uzyskanie tego korzystnego skutku.

Takie wykorzystanie zanieczyszczenia na elektrodach jako korzystnego rezultatu, jest zaskakujące. Dotychczas jednym z największych problemów związanych z obsługą palników plazmowych było zanieczyszczenie elektrod podczas rozkładu. Jednak podczas postępowania zgodnie ze sposobem według wynalazku, efekt zanieczyszczenia jest kontrolowany i przeprowadzany w pożądany sposób przez zmieszanie gazu ziemnego z rzeczywistym gazem plazmowym. Zatem czas pracy elektrody może wzrosnąć bez potrzeby odwoływania się do kosztownych środków, ponieważ używany jest gaz ziemny o niskiej cenie. Szczególnie korzystny efekt uzyskano przy użyciu wodoru jako gazu plazmowego, dla zapewnienia niezmienności składu gazu plazmowego.

Przeprowadzono próby zarówno z elektrodami miedzianymi jak i grafitowymi, przy których osiągnięto ten sam rezultat. Wyniki osiągnięte w przeprowadzonych eksperymentach przedstawione są na rysunku, który przedstawia wykres zużycia elektrody w funkcji procentowej zawartości metanu zmieszanego z wodorowym gazem plazmowym.

Zgodnie z rozwiązaniem według wynalazku, osiągnięto w prosty sposób znaczną poprawę działania palników plazmowych. Dalszą osiągniętą korzyścią jest to, że obciążenie cieplne elektrod zostaje zmniejszone przez dodanie gazu węglowodorowego, którego działanie jest szczególnie znaczące, gdy jako gaz plazmowy zastosuje się wodór.

Zużycie elektrody w przypadku elektrody węglowej przy wytwarzaniu czystych produktów rozkładu z gazu węglowodorowego zostaje zatem częściowo albo całkowicie zmniejszone, po zastosowaniu sposobu według wynalazku, przy dozowanym i kontrolowanym dodawaniu gazu węglowodorowego do gazu plazmowego. Dla kontrolowania przyrostu elektrody w miejscu zużycia, ilość domieszki gazu ziemnego jest odpowiednio regulowana, na podstawie parametrów kontrolnych, które są obliczane na podstawie napięcia łuku palnika plazmowego.

170 983

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób redukcji zużycia elektrody w palnikach plazmowych, podczas przetwarzania i rozkładu węglowodorów dla wytwarzania sadzy i wodoru, zwłaszcza z gazu ziemnego albo metanu, przy czym wodór wprowadza się do palnika plazmowego jako gaz tworzący plazmę, znamienny tym, że z gazem tworzącym plazmę miesza się od 1 do 10% gazu ziemnego albo metanu, a ilość domieszki gazu ziemnego albo metanu kontroluje się w zależności od zużycia elektrody obliczonego na podstawie parametrów operacyjnych łuku palnika plazmowego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz ziemny wprowadza się do gazu plazmowego jako odrębne strumienie.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do gazu plazmowego dodaje się węglowodory.