RS63026B1 - Gtl postupak i reaktor sa mobilnom fazom i plazmom - Google Patents

Description

Opis

Uvod

[0001] Trošenje naftnih rezervi i zagađivanje ugljendioksidom (CO2) koje prouzrokuje sagorevanje fosilnih naftnih derivata (jedan od glavnih uzročnika globalnog zagrevanja), impliciraju razvoj postupaka za proizvodnju nefosilne ekološki prihvatljivije nafte, koja se naziva biogorivom druge generacije.

[0002] Naime, energetske potrebe povezane sa saobraćajem koji zahteva skladištenje i transport energije samim vozilom te predložene alternative za taj problem ostaju nezadovoljavajuće naročito za vazdušni saobraćaj što implicira razvoj goriva koja ne zagađuju. Baš taj tip goriva predstavlja jedno od prikladnijih i najbolje savladanih rešenja.

[0003] Dakle, Fišer_Tropšova „FTˮ sinteza omogućava proizvodnju različitih ugljovodonika, parafina i olefina (pored vode i alkohola) koji se direktno mogu koristiti u vozilima sa postojećim sagorevanjem, od sinteznih gasova CO/H2. Ti su proizvodi ekološki prihvatljivi samo ako bi se sintezni gas proizvodio od kućnog otpada ili biomase uz upotrebu obnovljivih energija. Naime, proizvod dobijen FT-om koji ne sadrži aromatična jedinjenja, ni sumpor, ima vrlo nizak obračun ugljenika za korišćenje, pod uslovom da se proizvodi od ugljenika koji se može reciklirati.

[0004] Nažalost, ta je FT reakcija, koja pripada tehnologijama prevođenja gasa u tečnost „GTLˮ, kompleksna pa se, u katalitičkim reakcijama kakve se trenutno razvijaju, u obliku CO2 ili metana izgubi proporcija ugljenika iz ugljenmonoksida koja varira od 50 do 20 %. Iako taj ugljenik nije fosilni, on smanjuje ekološke performanse proizvedenih goriva te smanjuje i ekonomski dobitak. S druge strane, prinos mešavine sinteznih gasova CO/H2 konstantne proporcije kakav se dobija u trenutnim postupcima, stvara gubitke prinosa u izduženju ugljovodnoničnih lanaca usled razlika u difuziji CO i H2 na nivou katalitičkih mesta i modifikacije tih difuzija sa napretkom reakcije. Predlaže se postupak i uređaj koji omogućava aktiviranje reakcionih entiteta i modulaciju prinosa bilo u kvantitetu ili u proporciji različitih elemenata koji figurišu u FT reakciji. U odnosu na konstrukcije koje se generalno koriste za FT reaktore, nova geometrija našeg uređaja nadalje olakšava uvođenje katalizatora u reaktor i pražnjenje iz njega te odvajanje proizvoda i katalizatora. FR-A-2945033 i FR-A-2923731 opisuju postupke za gasifikaciju biomasa.

Princip rada

[0005] Ovaj postupak sastoji se od aktiviranja sinteznih gasova, kao što su vodonik, ugljenmonoksid i/ili njihova mešavina, u plazmi, zatim uzastopnog podvrgavanja čestične faze, eventualno katalitičke, aktiviranim gasovima u pravilnim intervalima. Svaki se sintezni gas, eventualno aktiviran, na primer ugljenmonoksid, vodonik... naizmenično primenjuje na čestičnu fazu. U određenim se varijantama na čestičnu fazu naizmenično primenjuje mešavina sinteznih gasova, kao što su ugljenmonoksid, vodonik, sa varijabilnim proporcijama svakog gasa, eventualno dopunjena jednim aditivnim plazmogenim gasom ili sa više njih kao što su argon, helijum, azot, CO2. Postupak prema ovom pronalasku izveden je prema patentnom zahtevu 1. Uređaj prema ovom pronalasku izveden je prema patentnom zahtevu 7.

[0006] Naizmenična primena aktiviranih gasova na čestice, pa samim tim i naizmenično dejstvo gasova na čestice, koja omogućava kontrolisanje rasta sinteze, poželjno se dobija cirkulacijom čestične faze koja se sastoji od katalitičkih ili nekatalitičkih čestica u cevnom reaktoru Fig1-1 bilo kog prečnika, ali poželjno u opsegu između 1 centimetra i 20 centimetara. Ta se čestična faza, sa veličinama čestica u opsegu između 5 nanometara i pet centimetara, podvrgava plazmi iz gasa u pravilnim intervalima. Gas korišćen za stvaranje plazme može biti: - vodonik, pri čemu se omogućava aktiviranje potonje kako bi se hidrogenizovala, ugljenmonoksid i/ili površina čestica. - monoksid, pri čemu ugljenik omogućava aktiviranje ugljenmonoksida radi izduživanja ugljovodoničnih lanaca ili mešavina tih dvaju gasova.

[0007] Aktivirani elementi reaguju međusobno i/ili sa katalitičkim česticama kako bi se dobila jedinjenja FT reakcije, to jest uglavnom olefini, parafini, alkoholi i voda. U određenim se načinima ostvarivanja dodatni gasovi mogu dodati gasu korišćenom za izvođenje plazme, kao što je, ali bez ograničavanja, helijum, argoni ili azot kako bi se poboljšalo obrazovanje plazme.

A) U posebnom načinu ostvarivanja, sredstvo korišćeno za prenos čestične faze u cevi reaktora predstavlja spiralni ili sistem Fig1-2,3 pužnog prenosnika uključen u cevni reaktor. Taj će pužni prenosnik obuhvatati savitljivu grebalicu ili sistem metalnih četkica Fig1-4 koji omogućava izbegavanje lepljenja čestica i materija na zidove cevnog reaktora. Pužni prenosnik može biti od bilo kog tipa materijala otpornog na visoke temperature obično od 600 do 1000°C, kao što je, ali bez ograničavanja, keramika, metal, termorezistentni polimer itd. U određenim načinima ostvarivanja, spirala ili pužni prenosnik biće izvedeni od železa ili legure železa, naročito čelika, a određenije legura na bazi kobalta ili nikla. Baš kobalt i železo predstavljaju dva katalizatora za Fišer-Tropšove „FTˮ reakcije.

B) U određenim načinima ostvarivanja, korišćene čestice mogu biti, ali bez ograničavanja, čestice železa, čestice silicijumkarbida koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice železa koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, šuplje ili nešuplje čestice dijamanta, šuplje ili nešuplje nanočestice dijamanta, čestice ili nanočestice dijamanta koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice dijamanta koje su obložene železom ili ga uključuju, čestice silicijumkarbida koje obuhvataju čestice dijamanta, čestice bakra koje obuhvataju bilo koju mešavinu pomenutih elemenata.

[0008] B-1) U posebnom načinu ostvarivanja, čestice su izvedene sa jezgrom od keramike kao što je silicijumkarbid, keramika, aluminijuma ili oksida kao što su oksidi silicijuma, aluminijuma, titanijuma, cirkonijuma, magnezijuma, silicijum magnezijuma, galijuma, cezijuma ili čak čestice ugljenika ili zeolitna sita itd. U poželjnom načinu ostvarivanja, jezgro je izvedeno od sunđera od silicijumkarbida koji obuhvata nanočestice dijamanta.

[0009] B-2) U određenim su načinima ostvarivanja jezgra ili čestice obložene jonskim katalizatorom i/ili metalnog oksida izvedenog bilo kojom mešavinom jona ili oksida koja obuhvata, ali bez ograničavanja, jone ili okside železa (feri, fero oblik), bakra (kupri ili kupro oblik), cerijuma, kalijuma, lantana, kobalta, kalcijuma, cinka, aluminijuma, fluora, magnezijuma, mangana, nikla, rutenijuma, rubidijuma, metala I grupe (alkalne, Li, Na, Rb, Cs, Fr) ili II grupe (zemnoalkalne Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), itd.

[0010] B-3) U određenim načinima ostvarivanja, čestice su zamenjene ili dopunjene plastikama ili drugim polimerima iz usitnjenih plastičnih materijala. Te se plastike poželjno usitnjavaju sa granulometrijom manjom od 5 milimetara. Ti polimeri ili plastike mogu biti obloženi jonskim katalizatorom i/ili metalnog oksida.

[0011] C) U posebnom se načinu ostvarivanja plazme aktiviranih gasova indukuju mikrotalasima (plazme mikrotalasnog porekla), a određenije mikrotalasima koje generišu magnetroni 5. U još određenijem načinu ostvarivanja, plazma će se generisati sistemom koji obuhvata cev 6 propusnu za mikrotalase kao što je kvarc. Prečnik D cevi poželjno će iznositi λ/4 ili λ/2, gde L predstavlja talasnu dužinu korišćenih mikrotalasa, to jest L/4 poželjno iznosi oko 6 centimetara za 2,45 GHZ. Propusna cev poželjno će biti postavljena kroz talasovod magnetrona tako da glavna osa cevi bude u središtu talasovoda Fig27 i da zidovi talasovoda budu poželjno na rastojanju λ/4 ili λ/2 od središta cilindra. Dok se u talasovodu šire u globalno upravnom pravcu na osu kvarcne cevi, mikrotalasi prolaze kroz propusni zid cevi i stupaju u interakciju sa gasom koji cirkuliše u kvarcnoj cevi prema njenoj osi, globalno upravnoj na prostiranje mikrotalasa. Prolaskom kroz mikrotalase, gas se jonizuje i obrazuje plazmu.

[0012] D) U određenom su načinu ostvarivanja dve elektrode Fig3-8 pod naponom postavljene na ulazu propusnog cilindra, čime se omogućava izvođenje električnog luka koji može inicirati aktivirani gas u obliku plazme (električnog porekla). U još određenijem načinu ostvarivanja, elektrode Fig3-9 su divergentne, čime se rasteže električni luk koji klizi duž elektroda pod dejstvom gasa koji cirkuliše u cevi i obrazuje plazma neravnotežnog elektrolučnog porekla. Naime, dok cirkuliše u cevi, gas struji električne lukove koji se obrazuju između dveju elektroda.

[0013] U još određenijem načinu ostvarivanja, elektrode na ulazu propusne cevi zamenjene su tronošcem Fig3-10 sa tri elektrode koje su međusobno postavljene na 120°, pri čemu su te tri elektrode dovedene na isti potencijal. Naspram tronošca postavljen je propeler sa tri kraka 11, tako da svaki krak čini jednu elektrodu povezanu sa jednim od priključaka 12 obrtnog konektora koji obrazuje osu obrtanja propelera. Obrtni konektor povezuju tri provodna pufera (ugalj ili bilo koji drugi provodni materijal) čime se omogućava dovođenje krakova propelera na isti potencijal tako da se uspostavlja razlika potencijala od više stotina ili više hiljada volti između krakova elise i elektroda tronošca. Razlika potencijala između elektroda tronošca i elektroda propelera omogućava obrazovanje nestabilnog električnog luka između elektroda tronošca i elektroda propelera. Naime, propeler se pod dejstvom gasa obrće, električni luk između propelera i elektrode tronošca obrazuje se kada je propeler naspram elektrode tronošca. Taj će luk biti rastegnut kretanjem propelera čime se obrazuje neravnotežni luk koji inicira plazmu u gasu koja će se razviti pod dejstvom mikrotalasa.

[0014] E) U drugoj konfiguraciji, plazma će biti induktivnog porekla, generisana solenoidom 13 koji okružuje cev 14 od kvarca ili od silicijumkarbida ili bilo koje druge keramike ili materijala koji propušta elektromagnetna polja, u kojoj cirkuliše gas koji treba da

generiše plazmu. U posebnom načinu ostvarivanja, solenoid će obuhvatati 7 zavoja. Kroz solenoid prolazi naizmenična struja visoke frekvencije na primer 800 megaherca, čime se indukcijom dovodi do obrazovanja plazme u gasu koji prolazi kroz kvarcnu cev. Kvarcna cev i solenoid uključeni su u drugu spoljnu cev 15 čime se deo gasa primorava da cirkuliše kroz solenoid što omogućava njegovo rashlađivanje. Sistemi za iniciranje plazme isti su kao sistemi opisani za mikrotalasne plazme opisane u poglavlju D.

F) U određenoj konfiguraciji, spoljna cev 15 opisana u poglavlju E ista je kao propusna cev prečnika od 1 do 50 centimetara, ali poželjno prečnika od 6 centimetara, opisana u poglavlju C Fig4-16 Fig3-6 tako da su solenoid i kvarcna cev uključeni u cev koja propušta mikrotalase uzvodno od talasovoda u smeru cirkulacije gasa. Sistemi za iniciranje plazmi biće isti kao sistemi opisani u D i poželjno će predstavljati sisteme sa neravnotežnim električnim lukom tako da se obrazuje plazma koja poseduje trostruku prirodu, neravnotežnu, indukcionu i mikrotalasnu. Uopšteno govoreći, ovaj postupak omogućava obrazovanje plazme čije poreklo potiče iz bilo koje kombinacije mikrotalasa, indukcije, električnih lukova, neravnotežnih električnih lukova. Određenije, u određenim načinima ostvarivanja, uređaj omogućava stvaranje kombinovanih induktivnih i mikrotalasnih plazmi.

G) U određenoj konfiguraciji, reaktor će obuhvatiti cev Fig1-1 od metala ili keramike kao što su, ali bez ograničavanja, čelici, titanijum, aluminijumoksid, silicijumkarbid, nitrid, nikl, bakar, tantal, niobijum, legure tih metala, čelik kobalt ili bilo koji drugi odgovarajući materijal itd., bilo koje dužine, ali poželjno u opsegu između 50 centimetara i 20 metara i bilo kog prečnika, ali poželjno u opsegu između 3 i 20 centimetara. Poželjno će se raditi o leguri železa koja može uključivati nikl, kobalt i eventualno bilo koji drugi element pogodan za katalizu (FT), osim sredstava za trovanje FT katalize kao što su sumpor i ti derivati itd. Uopšteno govoreći, cev može biti od bilo koje legure materijala otpornih na visoke temperature poželjno veće od 600°C.

[0015] U katalitičkom delu reaktora, cev reaktora biće uključena u drugu cev Fig1-16 većeg prečnika koja čini izmenjivač, u kojoj cirkuliše fluid koji prenosi toplotu na primer voda ili CO2 Fig1-17,18. Cirkulacija tog fluida omogućava rashlađivanje reaktora i održavanje egzotermne FT reakcije koja se dešava u reaktoru na željenim temperaturama poželjno u opsegu između 100°C i 700°C. Izmenjivačka cev je eventualno zamenjena ili dopunjena rebrima hladnjaka koja su zavarena za cev i koja se hlade vazduhom ili vodom ili mlazom vode.

[0016] H) Duž reaktora su na pravilan način raspoređeni ulazi 19 za plazma gorionike 15, 16, 6 koji se nastavljaju propusnom kvarcnom cevi. Na primer, na svaka tri koraka spirale za prenos biće postavljen jedan plazma gorionik. Gorionici u reaktor uduvavaju plazmu gasa koja obuhvata sastavne elemente aktiviranog gasa, u obliku jona, slobodnih radikala i drugih aktivnih intermedijera. Elementi plazme reaguju sa katalizatorima i/ili česticama, kao što su nanodijamanti i ili usitnjene plastike, ili fazom jezgra čestica izvedenom, ali bez ograničavanja, tipskim reakcijama ili njihovom kombinacijom Fig6- Eq.1, Eq.2, Eq.3, Eq.4, Eq.5. Plazma gorionici su okarakterisani time, što ne uvode mikrotalase unutar reaktora.

[0017] Kako bi se podstakao rast ugljovodonika, plazme će se smenjivati između plazmi na bazi ugljenmonoksida i plazmi na bazi vodonika.

[0018] U određenim načinima ostvarivanja, biće izvedene pomešane plazme vodonika/ugljenmonoksida. U drugim režimima reakcije, biće izvedene samo plazme vodonika ili samo plazme ugljendioksida, pri čemu se CO ili H2 u obliku gasa ubrizgavaju u ulaz sledećeg gorionika.

[0019] Obično se u prvi gorionik uduvava plazma na bazi CO pa u drugi gorionik plazma na bazi H2 i tako dalje duž reaktora. Na primer, može se smenjivati 10 ili 100 parova CO i H2 gorionika, bez ograničavanja broja. U drugim načinima ostvarivanja, smenjivanje CO i H2 plazmi izvodi se u istom gorioniku.

I) Reaktor će biti izolovan od atmosfere postupkom za uvođenje i za pražnjenje katalitičkih čestica i za pražnjenje ugljovodonika i drugih obrazovanih gasovitih ili tečnih jedinjenja.

[0020] I-1) Na ulazu uređaja za uvođenje, biće na primer postavljena dva uklopljena cilindra koja se obrću u suprotnim smerovima, pri čemu je unutrašnji cilindar 20 ispunjen i opremljen šupljinom 21 izvedenom u njegovoj osnovi nizom pora 22 nasuprot otvora šupljine. Spoljni cilindar koji uključuje unutrašnji cilindar biće izveden sa otvorom 23 koji je iste veličine kao otvor šupljine unutrašnjeg cilindra. Ta dva cilindra biće uključena u cilindričnu komoru 23 izvedenu sa dvama otvorima 25 gore i dole koji su iste veličine kao otvori dvaju prethodnih cilindara te sa dvama suprotnim nizovima pora koji su bočno raspoređeni u središnjem položaju 26. Svaki niz pora cilindrične komore biće izveden u spoljnoj izbočini 26 kako bi se izbeglo zatvaranje pora prilikom ukrštanja sa porama izvedenim na unutrašnjem cilindru tokom obrtanja različitih cilindara.

[0021] U položaju sa:

Fig7-a) otvori cilindara su poravnati nagore sa otvorom cilindrične komore čime se omogućava punjenje šupljine.

Fig7-b) obrćući se u suprotnim smerovima, na primer 1⁄4 kruga, šupljina unutrašnjeg cilindra je zatvorena spoljnim cilindrom dok su pore u osnovi šupljine pozicionirane naspram otvora spoljnog cilindra nasuprot prve izbočine cilindrične komore. Ta je prva izbočina povezana sa vakuumskom pumpom koja prazni atmosferu šupljine (spoljnu atmosferu).

Fig7-c) (nastavljajući obrtanja u suprotnim smerovima, na primer dodatnu 1⁄4 kruga kako bi se dostigla 1⁄2 kruga, dva otvora unutrašnjeg i spoljnog cilindra poravnata su na donjem otvoru cilindrične komore, čime se omogućava pražnjenje sadržaja šupljine unutar reaktora bez zagađivanja spoljnog vazduha, pri čemu su otvori u osnovi šupljine zatvoreni spoljnim cilindrom. Fig7-d) nastavljajući obrtanje, na primer 1⁄4 kruga kako bi se dostigle 3⁄4, pore u osnovi šupljine poravnate su sa otvorom spoljnog cilindra naspram druge izbočine koja je sama povezana sa drugim vakuumom koji omogućava pumpanje atmosfere iz reaktora ka unutrašnjosti reaktora. Zatim počinje drugi ciklus. Vakuumi se izvode pumpama ili Venturijevim cevima koje redom pumpaju atmosfere ka spoljašnjosti i ka unutrašnjosti reaktora.

[0022] U posebnom načinu ostvarivanja, gornja šupljina cilindrične komore povezana je sa donjim izlazom ciklona 27 za uvođenje.

[0023] I-2) U posebnom načinu ostvarivanja, uređaj za ispuštanje supstrata i katalitičkih čestica biće izveden sistemom ciklona. U određenoj konfiguraciji, sistem ciklona biće izveden ciklonom 30 za uvođenje sa dvostrukim podužnim ulazom 31 za supstrate i čestice i tangencijalnim 32 za gasove.

Reaktor 1 ima izlaz 37 u prvu cilindričnu komoru 33 za sakupljanje, u koju upadaju supstrati iz FT reakcija i katalitičke čestice. Ta komora za sakupljanje prepuštena je preko podužnog ulaza 31 kupastog ciklona za uvođenje. Podužni ulaz ciklona za uvođenje izveden je od nagnutih krakova 34 tako da propušta tečne i čvrste čestice i supstrate, pri čemu ih usmerava u smeru obrtanja vrtloga koji će indukovati kupa ciklona. Kroz podužni ulaz. Cev 35 izdvaja gasove koji idu nagore iz središnje kolone gasova obrazovanih u ciklonu za uvođenje i vodi ih kroz rezervoar ka drugim jedinicama za destilaciju radi rekuperacije. Priključak postavljen na kraju cevastog reaktora 36 izdvaja gasove koji cirkulišu u reaktoru i vodi ih u tangencijalni ulaz 32 ciklona za uvođenje. Pod dejstvom tih gasova, u ciklonu se obrazuje silazni vrtlog, koji vodi supstrate i čestice ka donjem izlazu ciklona dok će gasovi ići nagore u središnjoj koloni ka cevi za izdvajanje. Donji izlaz ciklona za uvođenje otvara se u ulaz sličnog uređaja opisanog u I-1. Taj izlaz omogućava uklanjanje čvrstih i tečnih materija iz reaktora bez zagađivanja spoljnim vazduhom. U gornji deo cevi za izdvajanje može se postaviti nepovratni ventil. Gasovi koji napuštaju cev za izdvajanje moći će da se destiluju u svoje različite frakcije.

[0024] J) U posebnom je načinu ostvarivanja izmenjivač toplote reaktora prekinut pre svog kraja i zamenjen izolatorom, tako da taj deo reaktora više nije termostatiran, pri čemu temperatura u tom nivou raste usled FT reakcije. Porast temperature prekida reakciju i dovodi do isparavanja sintetizovanih organskih jedinjenja koja će se zatim izdvojiti u gasnoj fazi i moći da se destiluju. Eventualno će na katalitičkim česticama ostati samo određena jedinjenja kao što su katrani koji će se ukloniti sa katalitičkim česticama i naknadno razbiti.

[0025] K) U određenim načinima ostvarivanja, katalitičke čestice na izlazu reaktora biće prenete u solarnu peć kao što je opisana u nastavku, koja eventualno obuhvata:

- metalnu cev zatvorenu na krajevima, sredstvima koja omogućavaju prodiranje i izlaz supstrata i katalitičkih čestica bez zagađivanja spoljne atmosfere i bez ispuštanja unutrašnjih gasova, - sredstva za fokusiranje sunčeve svetlosti na površinu peći,

- optički prozirna sredstva za termoizolaciju solarne peći od spoljne okoline, naročito sistemima prozirnih vakuumskih cevi i/ili ograničavanja protokom gasa,

- sredstva za uvođenje mikrotalasa eventualno u kombinaciji sa infracrvenim zračenjima i plazmama, unutar peći kako bi reagovali sa supstratima, na primer da bi ih razbili, da bi ih isparili ili da bi regenerisali katalitičke čestice,

- sredstva za ubrizgavanje gasova naročito CO2, CO ili 02 ili gasovitih plazmi tih gasova unutar solarne peći,

- sredstva, kao što je pužni prenosnik, za prenos supstrata i čestica unutar solarne peći.

[0026] L) U određenim načinima ostvarivanja, jedan deo reaktora igraće ulogu cevaste solarne peći, naročito delovi bez izmenjivača na kraju reaktora, koji će biti izolovan pomoću prozirnih vakuumskih cevi i na koji će se fokusirati sunčeva svetlost, obrazujući tako solarnu peć integrisanu u reaktor, te će obuhvatati sredstva za ubrizgavanje gasova ili plazme. Taj će deo reaktora omogućavati isparavanje gasnih supstrata kako bi se u trenutku ispuštanja oni odvojili od katalitičkih čestica.

[0027] Ovaj se pronalazak odnosi i na:

1) Fišer-Tropšov postupak za sintezu olefina, parafina, alkohola i/ili vode, okarakterisan time, što obuhvata faze koje se sastoje od cirkulisanja čestične faze, koja sadrži čestice veličine u opsegu između 5nm i 5cm, u cevnom reaktoru (1) i podvrgavanja te čestične faze najmanje jednoj plazmi iz najmanje jednog gasa kao što je vodonik, ugljenmonoksid i/ili njihova mešavina, u pravilnim intervalima;

2) Postupak prema pasusu 1), okarakterisan time, što su čestice odabrane iz grupe koju čine: čestice železa, čestice silicijumkarbida koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice železa koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice dijamanta, šuplje čestice dijamanta, čestice dijamanta koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice dijamanta koje su obložene železom ili ga uključuju, čestice silicijumkarbida koje obuhvataju čestice dijamanta, čestice bakra koje obuhvataju bilo koju mešavinu pomenutih elemenata, čestice čija su jezgra od keramike kao što je silicijumkarbid, keramika aluminijuma ili oksida kao što su oksidi silicijuma, aluminijuma, titanijuma, cirkonijuma, magnezijuma, silicijum magnezijuma, galijuma, cezijuma ili čak čestice ugljenika ili zeolitna sita, poželjno čestice sa jezgrima od kojih svako obuhvata sunđer od silicijumkarbida i poželjno šuplje nanočestice dijamanta;

3) Postupak prema pasusu 2), okarakterisan time, što su jezgra ili čestice obložene jonskim katalizatorima, katalizatorima metalnih oksida, kao što su mešavina jona i/ili oksida kao što su oksidi, koji odgovaraju železu, feri obliku železa, fero obliku železa, bakru, kupri obliku bakra, kupro obliku bakra, cerijumu, kalijumu, lantanu, kobaltu, kalcijumu, cinku, aluminijumu, fluoru, magnezijumu, manganu, niklu, rutenijumu, rubidijumu i/ili metalima I grupe (alkalnim, Li, Na, Rb, Cs, Fr) i/ili II grupe (zemnoalkalnim Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra);

4) Postupak prema bilo kom od prethodnih pasusa, okarakterisan time, što je plazma mikrotalasnog (5), induktivnog (13), elektrolučnog (8, 9, 10, 11), neravnotežnog elektrolučnog porekla ili predstavlja bilo koju kombinaciju mikrotalasnog, induktivnog, elektrolučnog i neravnotežnog elektrolučnog porekla.

[0028] Ovaj se pronalazak takođe odnosi na:

5) Uređaj za izvođenje ovog postupka prema jednom od pasusa 1) do 4), okarakterisan time, što obuhvata cevni reaktor (1) od metala ili keramike, kao što je od aluminijumoksida, AlTi, čelika, titanijuma, nikla, bakra, kobalta, vatrootpornog čelika i cirkonijuma, sredstva (2) za prenos čestica u cevnom reaktoru i sredstva (5, 8, 13) za stvaranje plazme u cevnom reaktoru; 6) Uređaj prema pasusu 5), okarakterisan time, što sredstva za prenos čestica u cevnom reaktoru sadrže pužni prenosnik (3) ili spiralu;

7) Uređaj prema pasusu 6), okarakterisan time, što obuhvata najmanje jedan magnetron (5) za stvaranje mikrotalasa, pri čemu je taj magnetron povezan sa talasovodom (7) kroz koji prolazi cevni reaktor (1) izveden od materijala koji propušta mikrotalase i čiji prečnik iznosi λ/4 ili λ/2, gde λ predstavlja talasnu dužinu mikrotalasa, pri čemu su mikrotalasi koji se šire u talasovodu namenjeni za prolazak kroz cevni reaktor i stupanje u interakciju sa gasom koji cirkuliše u cevi radi obrazovanja plazme;

8) Uređaj prema pasusu 6) ili 7), okarakterisan time, što obuhvata solenoid (13) koji okružuje cevni reaktor (14) izveden od materijala koji propušta elektromagnetna polja i u kom cirkuliše gas, pri čemu je taj solenoid namenjen za prolazak naizmenične struje visoke frekvencije kako bi indukcija dovela do obrazovanja plazme u gasu koji prolazi kroz cevni reaktor;

9) Uređaj prema bilo kom od pasusa 6) do 8), okarakterisan time, što su elektrode (8) pod naponom koje mogu da iniciraju plazmu postavljene na ulazu cevnog reaktora i namenjene da obrazuju neravnotežne električne lukove pod dejstvom oblika elektroda i cirkulacije gasa u cevi; 10) Uređaj prema bilo kom od pasusa 6 do 9, okarakterisan time, što se izolovanje unutrašnje i spoljne atmosfere od cevnog reaktora izvodi sistemima (20,23) koji obuhvataju najmanje dva uklopljena koaksijalna cilindra koja se u cilindričnoj komori (24) obrću u suprotnim smerovima, pri čemu svaki cilindar obuhvata najmanje jednu šupljinu (21, 23) čija se atmosfera može isprazniti bez pražnjenja atmosfere šupljine drugog cilindra;

11) Uređaj prema bilo kom od pasusa 6) do 10), okarakterisan time, što obuhvata solarnu peć koja omogućava zagrevanje čestica, pri čemu ta solarna peć obuhvata:

- najmanje jednu metalnu cev zatvorenu na njenim krajevima sredstvima koja omogućavaju prodiranje i izlaz katalitičkih čestica i supstrata bez zagađivanja spoljne atmosfere i bez ispuštanja unutrašnjeg gasa,

- najmanje jedno sredstvo za fokusiranje sunčeve svetlosti na površinu peći,

- najmanje jedno optički prozirno sredstvo za termoizolaciju solarne peći od okolne sredine, naročito sistemima prozirnih vakuumskih cevi i/ili ograničavanjem protokom gasa,

- najmanje jedno sredstvo za uvođenje mikrotalasa eventualno u kombinaciji sa infracrvenim zračenjima i plazmama, unutar peći kako bi reagovali sa supstratima, na primer da bi ih razbili ili da bi regenerisali katalitičke čestice,

- najmanje jedno sredstvo za ubrizgavanje najmanje jednog gasa naročito CO2, CO ili 02 ili gasovitih plazmi tih gasova unutar solarne peći, i

1

- najmanje jedno sredstvo, kao što je pužni prenosnik, za prenos supstrata i čestica unutar solarne peći.

POZIVNE OZNAKE SVIH CRTEŽA

[0029]

1) cevasti/cevni reaktor

2) spiralni ili sistem pužnog prenosnika

3) šema koja predstavlja spiralu ili pužni prenosnik

4) savitljiva grebalica ili sistem metalnih četkica na spirali ili pužnom prenosniku

5) magnetron

6) cev koja propušta mikrotalase kao što je kvarc

7) talasovod

8) elektrode pod naponom postavljenje na ulazu propusnog cilindra

9) divergentne elektrode

10) tronožac sa tri elektrode međusobno postavljene na 120° i dovedene na isti potencijal 11) krak propelera sa tri kraka postavljena na 120°, tako da svaki krak čini jednu elektrodu 12) priključci obrtnog konektora

13) solenoid

14) cev od kvarca ili silicijumkarbida ili bilo koje druge keramike okružena solenoidom

15) cev koja uključuje kvarcnu cev i solenoid

16) izmenjivač koji uključuje reaktor

17) ulaz tečnosti koja prenosi toplotu

18) ispust tečnosti koja prenosi toplotu

19) ulazi za plazma gorionike

Eq1) M: katalizatori, iniciranje

Eq2 -Eq3) interakcija vodonika u ugljeničnim vrstama

Eq4-Eq5) rast lanaca

20) obrtni unutrašnji cilindar

21) ulaz šupljine unutrašnjeg cilindra

22) pore izvedene u osnovi šupljine unutrašnjeg cilindra

23) otvor spoljnog cilindra koji je iste veličine kao otvor šupljine unutrašnjeg cilindra

Claims (13)

1. 24) cilindrična komora

   25) otvor cilindrične komore

   26) izbočina izvedena sa porama cilindrične komore

   27) ciklon za uvođenje

   28) ulaz vazduha plus čestica u ciklon

   29) ispuštanje vazduha iz ciklona

   30) ciklon sa dvostrukim podužnim i tangencijalnim ulazom

   31) podužni ulaz za supstrate i čestice

   32) tangencijalni ulaz za gasove

   33) cilindrična komora za sakupljanje

   34) nagnuti kraci na podužnom ulazu ciklona

   35) cev za izdvajanje gasova koji idu nagore u ciklonu

   36) priključak postavljen na kraju cevnog reaktora

   37) ispust cevnog reaktora

   Patentni zahtevi

   1. Fišer-Tropšov postupak za sintezu olefina, parafina, alkohola i/ili vode, naznačen time, što se sastoji od aktiviranja sinteznih gasova, kao što su vodonik, ugljenmonoksid i/ili njihova mešavina, u plazmi, zatim podvrgavanja čestične faze, eventualno katalitičke, koja sadrži čestice veličine u opsegu između 5nm i 5cm, aktiviranim gasovima u pravilnim intervalima, gde naizmenična primena jednog aktiviranog gasa ili više njih na čestice, koja se dobija cirkulacijom čestica u cevnom reaktoru (1), pa samim tim i uzastopno dejstvo gasova na čestice, omogućava kontrolisanje rasta sinteza, pri čemu su ulazi (9) za aktivirani gas pravilno raspoređeni duž reaktora.
2. 2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se na čestičnu fazu naizmenično primenjuje svaki sintezni gas, vodonik, ugljenmonoksid, vodonik, eventualno aktiviran.
3. 3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se na čestičnu fazu naizmenično primenjuju mešavine sinteznih gasova, kao što su ugljenmonoksid i vodonik, sa varijabilnim proporcijama svakog gasa, eventualno dopunjene aditivnim plazmogenim gasovima, kao što su argon, helijum, azot, CO2.
4. 4. Postupak prema jednom od zahteva 1 do 3, naznačen time, što su čestice odabrane iz grupe koju čine: čestice železa, čestice silicijumkarbida koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice železa koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice dijamanta, šuplje čestice dijamanta, čestice dijamanta koje su obložene kobaltom ili ga uključuju, čestice dijamanta koje su obložene železom ili ga uključuju, čestice silicijumkarbida koje obuhvataju čestice dijamanta, čestice bakra koje obuhvataju bilo koju mešavinu pomenutih elemenata, čestice čija su jezgra od keramike kao što je silicijumkarbid, keramika aluminijuma ili oksida kao što su oksidi silicijuma, aluminijuma, titanijuma, cirkonijuma, magnezijuma, silicijum magnezijuma, galijuma, cezijuma ili čak čestice ugljenika ili zeolitna sita, poželjno čestice sa jezgrima koja sva obuhvataju sunđer od silicijumkarbida i poželjno šuplje nanočestice dijamanta.
5. 5. Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što su jezgra ili čestice obložene jonskim katalizatorima, katalizatorima metalnih oksida, kao što su mešavina jona i/ili oksida kao što su oksidi, koji odgovaraju železu, feri obliku železa, fero obliku železa, bakru, kupri obliku bakra, kupro obliku bakra, cerijumu, kalijumu, lantanu, kobaltu, kalcijumu, cinku, aluminijumu, fluoru, magnezijumu, manganu, niklu, rutenijumu, rubidijumu i/ili metalima I grupe (alkalnim, Li, Na, Rb, Cs, Fr) i/ili II grupe (zemnoalkalnim Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).
6. 6. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je aktiviranje gasova u plazmi mikrotalasnog (5), induktivnog (13), elektrolučnog (8, 9, 10, 11), neravnotežnog elektrolučnog porekla ili predstavlja bilo koju kombinaciju mikrotalasnog, induktivnog, elektrolučnog ili neravnotežnog elektrolučnog porekla.
7. 7. Uređaj za izvođenje postupka prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što obuhvata cevni reaktor (1) od metala ili keramike, na primer, ali bez ograničavanja, od aluminijumoksida, silicijumkarbida, nitrida, AlTi, čelika, titanijuma, nikla, bakra, kobalta, vatrootpornog čelika i cirkonijuma, tantala, niobijuma, sredstva (2) za prenos čestica u cevnom reaktoru i sredstva (5, 8, 13) za ubrizgavanje plazme koja predstavlja gas ili mešavinu aktiviranih gasova u cevni reaktor, pri čemu su ulazi (9) za aktivirani gas pravilno postavljeni duž pomenutog reaktora.
8. 8. Uređaj prema zahtevu 7, naznačen time, što sredstva za prenos čestica u cevnom reaktoru sadrže pužni prenosnik (3) ili spiralu.
9. 9. Uređaj prema zahtevu 7 ili 8, naznačen time, što obuhvata najmanje jedan magnetron (5) za stvaranje mikrotalasa, pri čemu je taj magnetron povezan sa talasovodom (7) kroz koji prolazi cevni reaktor (1) izveden od materijala koji propušta mikrotalase i čiji prečnik iznosi λ/4 ili λ/2, gde λ predstavlja talasnu dužinu mikrotalasa, pri čemu su mikrotalasi koji se šire u talasovodu namenjeni za prolazak kroz cevni reaktor i stupanje u interakciju sa gasom koji cirkuliše u cevi radi obrazovanja plazme.

   1
10. 10. Uređaj prema jednom od zahteva 7 do 9, naznačen time, što obuhvata solenoid (13) koji okružuje cevni reaktor (14) izveden od materijala koji propušta elektromagnetna polja i u kom cirkuliše gas, pri čemu je taj solenoid namenjen za prolazak naizmenične struje visoke frekvencije kako bi indukcija dovela do obrazovanja plazme u gasu koji prolazi kroz cevni reaktor.
11. 11. Uređaj prema bilo kom od zahteva 7 do 10, naznačen time, što su elektrode (8) pod naponom koje mogu da iniciraju plazmu postavljene na ulazu cevnog reaktora i namenjene da obrazuju neravnotežne električne lukove pod dejstvom oblika elektroda i cirkulacije gasa u cevi.
12. 12. Uređaj prema bilo kom od zahteva 7 do 11, naznačen time, što se izolovanje unutrašnje i spoljne atmosfere od cevnog reaktora tokom uvođenja supstrata u reaktor i pražnjenja iz njega izvodi sistemima (20, 23) za uvođenje i pražnjenje supstrata, koji obuhvataju najmanje dva uklopljena koaksijalna cilindra koja se u cilindričnoj komori (24) obrću u suprotnim smerovima, pri čemu unutrašnji cilindar obuhvata šupljinu sa otvorom pora u osnovi šupljine, a spoljni cilindar obuhvata jedan otvor sličan otvoru unutrašnjeg cilindra, (21, 23) tako da ta dva cilindra, obrćući se u suprotnim smerovima, opisuju četvorotaktni ciklus: a) uvođenje, otvori dvaju cilindara su poravnati čime se omogućava ulaz supstrata, b) pražnjenje atmosfere uvođenja, nakon 1⁄4 kruga dvaju cilindara u suprotnim smerovima, pore unutrašnjeg cilindra poravnate su sa otvorom spoljnog cilindra čime se omogućava pražnjenje atmosfere šupljine unutrašnjeg cilindra iz faze uvođenja kroz filtere, c) pražnjenje, nakon 1⁄2 kruga dvaju cilindara u suprotnim smerovima, otvori dvaju cilindara su poravnati čime se omogućava pražnjenje supstrata, d) nakon 3⁄4 kruga dvaju cilindara u suprotnim smerovima, mali otvor unutrašnjeg cilindra poravnat je sa velikim otvorom spoljnog cilindra čime se omogućava pražnjenje atmosfere šupljine unutrašnjeg cilindra iz faze pražnjenja kroz filtere.
13. 13. Uređaj prema bilo kom od zahteva 7 do 12, naznačen time, što, nakon delova za primenu aktiviranih gasova, obuhvata solarnu peć koja omogućava zagrevanje čestica, pri čemu ta solarna peć obuhvata:

    - najmanje jednu metalnu cev zatvorenu na njenim krajevima sredstvima koja omogućavaju prodiranje i izlaz katalitičkih čestica i supstrata bez zagađivanja spoljne atmosfere i bez ispuštanja unutrašnjeg gasa,

    - najmanje jedno sredstvo za fokusiranje sunčeve svetlosti na površinu peći,

    - najmanje jedno optički prozirno sredstvo za termoizolaciju solarne peći od spoljne okoline, naročito sistemima prozirnih vakuumskih cevi i/ili ograničavanja protokom gasa,

    - najmanje jedno sredstvo za uvođenje mikrotalasa eventualno u kombinaciji sa infracrvenim zračenjima i plazmama, unutar peći kako bi reagovali sa supstratima, na primer da bi ih razbili ili da bi regenerisali katalitičke čestice,

    - najmanje jedno sredstvo za ubrizgavanje najmanje jednog gasa naročito CO2, CO ili 02 ili gasovitih plazmi tih gasova unutar solarne peći, i

    - najmanje jedno sredstvo, kao što je pužni prenosnik, za prenos supstrata i čestica unutar solarne peći.

    1