[go: up one dir, main page]

WO2017050703A1 - Reaktor zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierendes verfahren - Google Patents

Reaktor zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierendes verfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2017050703A1
WO2017050703A1 PCT/EP2016/072191 EP2016072191W WO2017050703A1 WO 2017050703 A1 WO2017050703 A1 WO 2017050703A1 EP 2016072191 W EP2016072191 W EP 2016072191W WO 2017050703 A1 WO2017050703 A1 WO 2017050703A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma
reactor
hydrocarbons
section
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/072191
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Waibel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Lufthansa AG
Original Assignee
Deutsche Lufthansa AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Lufthansa AG filed Critical Deutsche Lufthansa AG
Publication of WO2017050703A1 publication Critical patent/WO2017050703A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/342—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents with the aid of electrical means, electromagnetic or mechanical vibrations, or particle radiations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0869—Feeding or evacuating the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0875—Gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0272—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a non-catalytic decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0861—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane

Definitions

  • the invention relates to a reactor for the thermal cracking of hydrocarbons.
  • the reactor has a plasma section in which a plasma torch with at least two electrodes is arranged.
  • the plasma torch has an inlet for plasma gas and is configured to generate a plasma with the plasma gas in a plasma region.
  • the plasma portion has at least one inlet opening for Koh ⁇ bons on to cleave the hydrocarbons thermally by heat of the plasma.
  • the invention relates to a corresponding method.
  • the scissile hydrocarbons are preferred at room temperature and normal pressure ⁇ gaseous hydrocarbons, white ⁇ ter preferably Cl to C4 hydrocarbons, especially before Trains t ⁇ methane (CH 4). These can also be natural gas or biogas.
  • the thermal cracking of hydrocarbons is well known.
  • the cleavage is carried out in a mixture of solid carbon, which can develop into particles of different size and quality, which (Carbon Black) are also known as carbon black or Indust ⁇ rieruß, and gaseous hydrogen.
  • Carbon Black are also known as carbon black or Indust ⁇ rieruß, and gaseous hydrogen.
  • a heat source plasma torches are regularly used, as in ⁇ example, a Kvaerner plasma torch, which can put ⁇ elec ⁇ cal energy efficiently in thermal energy of a gas ⁇ .
  • the electrodes used are exposed to high temperatures and an aggressive atmosphere, which limits the possible selection of materials for the electrodes.
  • the electrodes are inevitably eroded by the arc, which is particularly important in a continuous operation of importance.
  • electrodes made of graphite or similar highly carbonaceous materials that are conductive and high temperature stable.
  • graphite electrodes ⁇ contaminate not by their erosion the products of thermal cracking by further chemical elements and are ver ⁇ tively cheap.
  • Hydrogen and carbon derived in a Kvaerner reactor can be used in a second step in a C02 converter using the Boudouard reaction with the addition of CO 2 and in an H 2 O converter using the heterogeneous Water Gas Shift reaction. be implemented with the addition of water in synthesis gas.
  • This synthesis gas is reacted, for example, by the above Fischer-Tropsch method to liquid fuel.
  • a system and an installation of the type mentioned are described in ⁇ example in WO 2013/091879 AI.
  • the heat input into the gaseous hydrocarbons can result in a continuous operation to a strong deposition of carbon on the electrodes and in the region of the electrodes result.
  • hydrogen is regularly as the plasma gas ver turns ⁇ in which no fouling occurs by the hydrogen which typical electrode materials such as graphite does not oxidize in the hot environment.
  • noble gases can be used as plasma gas.
  • the invention is based on the object to provide a reactor and a method of the type mentioned above, which allows an efficient and cost-effective splitting of hydrocarbons such as carbon in hydrogen and carbon.
  • the reactor according to the invention achieves this object in that the reactor has a plasma section in which a plasma separator with at least two electrodes is arranged, wherein the plasma burner has an inlet for plasma gas and is adapted to generate a plasma with the plasma gas in a plasma region ,
  • the plasma portion has Minim ⁇ least one inlet opening for hydrocarbons to hydrocarbons by heat of the plasma thermally spal ⁇ th.
  • the reactor has at least two equal ⁇ like channel sections, which pass from the plasma portion from ⁇ , wherein about the similar channel sections the thermally cracked hydrocarbons are wegleitbar from a center of the plasma section.
  • the proposed reactor with several similar channel sections allows for good mixing of hot plasma gas with the hydrocarbons to be thermally cracked, resulting in rapid heat transfer to the hydrocarbons.
  • This allows the hydrocarbons, particularly the methane ⁇ are cleaved very quickly and effectively.
  • the hot aerosol of carbon and water ⁇ material from the cleaved hydrocarbons is again promoted after a short and minimal retention time from the very hot plasma region, which has a positive effect on the formation of the smallest possible carbon particles. This is achieved by deflecting the hydrocarbon stream by an angle in the range of 45 ° to 90 °.
  • the A ⁇ line of hydrocarbons in countercurrent to the plasma gas provides good mixing, but leads, as well as arrival particular conventional solutions to long residence time of carbon in a very hot plasma region.
  • this is due to the complete reversal of the direction of the hydrocarbons introduced.
  • a deflection of advantageous 90 ° can be achieved.
  • the plasma section is the part of the reactor where the plasma region is located. Continue to be the center of the Plasma section in the axis or at the intersection of zentra ⁇ len longitudinal axes of the channel sections. In advantageous embodiments with a plasma torch, the center of the plasma section lies in the main axis of the electrodes. In EMBODIMENTS having a plurality of plasma torches is the center of the plasma portion usually in the middle between the Plas ⁇ mabrennern.
  • the channel sections are tubular or have a circular cross-section.
  • the inlet port or ports for hydrocarbons are arranged equidistant from two channel sections.
  • the equidistant arrangement of the inlet opening (s) allows the most uniform possible introduction of the gas flow or Aero ⁇ solstrom in the channel sections.
  • two or both channel portions have a common axis up, ie both channel portions divert the thermally cracked hydrocarbons in opposite directions, is or are intake opening (s) in a plane perpendicular to the axes of the channel sections and centrally between the channel sections.
  • the inlet opening (s) are equidistant from two channel sections, i. it is not necessary that one or each inlet opening is equidistant to more than two channel sections.
  • the inlet port or ports are aligned with the plasma region.
  • a corresponding orientation allows a good and fast mixing and heating of the introduced hydrocarbons in the plasma or in the plasma region, whereby the decomposition of the hydrocarbons can be achieved with short residence times of the individual masses in the plasma region, which is advantageous to the particle size of the carbon from ⁇ acts. As small as possible carbon particles are due to the good surface-to-mass ratio, especially for further processing or reaction.
  • a plurality of hydrocarbon inlet ports are arranged in a plane midway between two channel sections.
  • a plurality of inlet ports for hydrocarbons in a plane achieves a very good and fast fürmi ⁇ research and thus heat transfer to the hydrocarbons, there are injected from different directions at the same time in the plasma region hydrocarbons.
  • the inlet openings are arranged annularly the channel sections Zvi ⁇ rule in the plane in the center or the center of the plasma section, thereby the plasma region in the region of the ring of walls of the plasma portion through a respective gas flow of the hydrocarbons can be kept, so that the walls of Plasmaab ⁇ section are less thermally stressed.
  • the inlet ports for hydrocarbons are disposed in the ring, preferably at equal intervals, i. evenly distributed over the circumference of the plasma section.
  • each channel section to a Ein Appendix ⁇ rich for CO2.
  • the introduction region for carbon dioxide allows a chemical conversion of the carbon of the ge ⁇ split hydrocarbons in CO (carbon monoxide) in a Boudouard reaction, so that synthesis gas, ie a mixture of hydrogen and carbon monoxide, can be generated efficiently from example ⁇ example natural gas and carbon dioxide.
  • the inlet openings are provided for the introduction of CO2.
  • Multiple inflow openings allow uniform mixing and thus a Boudouard reaction over a short distance in the channel section.
  • the inlet openings are arranged for the introduction of CO2 in an introduction plane, more preferably annularly, be ⁇ particularly preferably in an arrangement with equal intervals. It is advantageous if the distance of the lead-in area for CO2 from the center of the plasma portion of 0.30 m to 1.5 m, preferably 0.3 m before ⁇ amounts to 1.0 m. As a result, an advantageous for the Boudouard reaction temperature distribution can be adjusted.
  • each channel portion to a Ein Appendix.
  • a heterogeneous water gas conversion reaction of the thermally cracked hydrocarbons is possible.
  • the combination ⁇ nation of the Boudouard reaction and the water gas shift reaction in order to control the composition of the synthesis gas. This is especially true in order to adjust the ratio of CO and H2 as desired.
  • the distance of the introduction region for H2O from the center of the plasma section is 0.3 m to 2.5 m, preferably 0.5 m to 1.5 m.
  • the introduction ranges for CO2 and for H2O overlap. In an advantageous embodiment, it may be the distance between the initiation levels for CO2 and for H2O 0 m.
  • the proposed reactor with two or more than two same-shaped channel sections allows a simple constructional solution of the reactor ⁇ ANPAS to different requirements for the process design with initiation regions for Kohlenstoffdi- oxide and / or water through the change of the distances.
  • This is in particular given in tubular channel sections and introduction areas with annularly arranged inflow openings.
  • the introduction regions have a plurality of inflow openings, wherein the inflow openings are distributed over the circumference of the respective channel section, more preferably evenly distributed.
  • the inlet openings for the introduction of H 2 O are provided. Multiple nozzles allow uniform mixing and thus a water gas conversion reaction over a short distance in the duct section.
  • the inlet openings for the introduction of H 2 O are arranged in an introduction plane, more preferably annular, particularly preferably in an arrangement with equal intervals.
  • the plasma torch has an inner electrode and an outer, annular electrode, wherein the Plasmabren ⁇ ner between the outer and inner electrode has an annular inlet for plasma gas.
  • the inner electrode preferably has an inlet port for hydrocarbons.
  • An inlet port for hydrocarbons in the inner electrode allows a high ratio of introduced hydrocarbons to plasma gas used.
  • the plasma region may be in the center of the plasma section of the reactor verla ⁇ siege from the plasma torch having such an electrode.
  • two plasma torches are arranged in the plasma section, wherein the plasma torches are arranged equidistant to the center of the plasma section.
  • This arrangement is particularly suitable for a scaling of the plasma power, which is advantageous especially for two channel sections with a common axis.
  • three plasma torches are arranged in the plasma section, which are arranged equidistantly to the center of the plasma section, wherein the reactor has three channel sections.
  • the channel sections go preferably at a distance from the center of the plasma portion, which is at least 1 m is greater than the distance of the last lead-in area, in Pro ⁇ dukt fürsabête over.
  • the product line sections serve to facilitate transfer to further processes, such as a Fischer-Tropsch process. In this case, the plurality of product line sections can be merged. It is also possible that a deflection and thus it follows an approach to the center of the plasma section ⁇ , although this does not imply a direct and complete return to the plasma section.
  • the transition to envisionlei ⁇ processing sections allows easier forwarding at lower temperatures without costly cooling of the section.
  • a corresponding method for the thermal cleavage of hydrocarbons is proposed to achieve the object of the invention, wherein a plurality of inlet openings for hydrocarbons are provided in a reactor of the aforementioned type.
  • at least two inputs Lassö Maschinenen operated with variable and divergent pressures and / or mass flows of hydrocarbons introduced. This allows centering of the plasma region in the plasma section of the reactor, so that the hottest region is arranged as equal as possible to all walls of the reactor in order to minimize the thermal load on the reactor walls.
  • a rectangular deflection of thermal cracked hydrocarbons preferably two channel sections can also join the channel sections he ⁇ follow centrally, minimizing wall effects and provides a good starting situa ⁇ tion for subsequent process steps.
  • a detection of the position of a Plas ⁇ ma Kunststoffs in the plasma portion and a rules of pressures and / or mass flows of hydrocarbons at at least two inlet openings be such that the plasma region is shifted in the center of the plasma portion.
  • the detection of the position of the plasma region may ⁇ example be effected optically by means of a camera which is arranged in a channel portion.
  • the data captured by the camera are electronically evaluated in advantageous embodiments and fed into a control loop.
  • the control ⁇ circle controls the introduction of at least, preferably meh ⁇ reren or all inlet openings for hydrocarbons, by adjusting the pressure and / or mass flow.
  • the plasma range shifts due to the changed flow conditions, which is detected according to the method and serves to further adapt the pressures and / or mass flows.
  • the hot plasma area can be positioned as centrally as possible with even spacing to all walls become. This can be advantageously carried out at from ⁇ an annular array of inlet openings in the plasma portion in particular.
  • Advantageous embodiments of the invention are shown schematically in the following figures. It shows
  • Fig. 1 shows a reactor for the cleavage of hydrocarbons
  • 3 shows a plasma section in cross section
  • 4 shows a plasma section in cross section
  • Fig. 6 shows a reactor with two plasma torches
  • Fig. 7 shows a reactor with four channel sections
  • FIG. 8 shows a reactor with three plasma torches; and FIG. 9 shows a reactor with two channel sections and eight plasma torches.
  • the reactor 1 shows an advantageous embodiment of a reactor 1 for the cracking of hydrocarbons 10 and for the production of synthesis gas 60 is shown schematically in a cross section.
  • the reactor 1 has a plasma section 2, in which a plasma torch 3 is arranged.
  • the plasma torch 3 has an inlet 4 for plasma gas 30, which is preferably ⁇ as hydrogen or synthesis gas.
  • the inlet 4 is aligned and divided ⁇ art, that the electrodes of Plas ⁇ mabrenners 3 of the plasma gas are surrounded 30 and a greatest possible screening of the electrodes from other gases which are not plasma gas 30 to reach.
  • the plasma torch 3 in this exemplary embodiment is a plasma torch 3 of the type Kva ner with a central electrode which is annularly surrounded by a second electrode.
  • the electric discharge between the electrodes ER follows in the annular opening which is ge down ⁇ oriented in the embodiment of FIG. 1. From the annular opening of the plasma torch 3 plasma gas flows 30. Furthermore, the annular electrode from the outside of plasma gas 30 can be flowed around. During operation, a plasma region 5 results, which is characterized by a hot thermal plasma.
  • the plasma pressure in the region of the ends of the electrodes is about 20 bar.
  • the gas temperature immediately behind the plasma is preferably 2,500-4,500 K, more preferably 3,000-4,500 K.
  • an inlet opening 6 for hydrocarbons 10 is opposite to the plasma torch 3, in the embodiment of FIG.
  • the plasma gas 30 heated by the electric discharge between the electrodes is mixed with hydrocarbons 10 introduced at the inlet port 6 in the plasma region 5.
  • the resulting strong heating of the Plas ⁇ magases 30 leads to a decomposition of the hydrocarbons 10 in the plasma into carbon and hydrogen.
  • the hydrocarbons 10 are heated by a heat ⁇ transfer from the plasma gas 30 so far that the coals ⁇ hydrogens 10 are thermally split and form an aerosol of hydrogen and carbon.
  • the plasma torch 3, the plasma region 5 and the inlet port 6 for hydrocarbons 10 are arranged in the plasma section 2 of the reactor 1.
  • the resulting aerosol of the ther ⁇ mically split hydrocarbons 10 is passed from the plasma section 2 in two similar channel sections 7, which depart from the plasma section 2 of the reactor 1.
  • Similar channel sections 2 is in this context ⁇ hang that all channel sections for a same or comparable mass flow of gas or aerosol are established, that is have a same cross section or cross-sectional profile.
  • the introduced into the channel sections 7 aerosol of hydrogen and carbon in a further reaction to synthesis gas 60 that is, a mixture of CO and H 2 , implemented.
  • carbon dioxide CO 2 40 can be supplied in an inlet section 11, which is reacted with the present carbon in a Boudouard reaction to CO.
  • water H 2 O 50 can be introduced in a further introduction region 12 in order to carry out a water gas shift reaction (water gas shift reaction).
  • Both reactions serve to produce synthesis gas 60 from the split hydrocarbons 10, the synthesis gas 60 being conveyed via the product line sections 13 in a further processing stage, which is not shown in FIG. 1, for example in a Fischer-Tropsch process. go to fuels, including diesel, gasoline or kerosene, further processed. Consequently, gaseous hydrocarbon ⁇ materials 10, in particular natural gas, at low energy cost can be further processed to form at room temperature and normal pressure liquid hydrocarbons.
  • the distance Dl of the introduction area 11 for CO2 40 from the center of the plasma section 8 is 0.3 m to 1.5 m.
  • the distance D2 of the introduction region 12 for H2O 50 from the center of the plasma section 8 is 0.3 m to 2.5 m.
  • Fig. 2 shows a reactor 1 in a plan view.
  • the reactor
  • FIG. 1 has an annular arrangement of inlet openings 6, which are arranged equidistant from two channel sections 7 in a plane 9.
  • the plasma torch 3 is shown in FIG. 2 in a schematic plan view.
  • the inflow openings are each in a plane 14, 16 which each have in the two channel sections 7 have the same distance to the center of the plasma portion 8 on ⁇ , see Fig. 3.
  • the channel sections 7 of the exemplary embodiment of Fig. 2 have a common axis on, so that the thermally split hydrocarbons 10 in equal parts in opposite directions from the plasma section
  • FIG. 3 the plasma section 2 of the embodiment of FIG. 2 is shown in a section in the plane 9.
  • Der Plas ⁇ mabrenner 3 in this embodiment, by a plasma gas stream 30, which along the outside of the plasma torch 3 flows, protected from contact with hydrocarbons.
  • plasma gas 30 is used in the plasma torch 3 to generate a plasma in the plasma region 5.
  • Several Einlassöff ⁇ calculations 6 allow the introduction of hydrocarbons 10, wherein the inlet ports are directed 6 in this embodiment, on the plasma region. 5
  • Fig. 3 is particularly suitable for a va riable ⁇ introduction of hydrocarbons 10 at the inlet openings 6, to shift the plasma region 5 as possible in the center of the plasma portion 8. Furthermore, the annular arrangement of the inlet openings 6 can be used for successful regulation of the position of the plasma region 5 by regulating the pressures and mass flows at the inlet openings 6.
  • FIG. 4 the embodiment of Fig. 3 is supplemented by an additional inlet opening 6 for hydrocarbons, wel ⁇ surface is centrally ⁇ belongs to the inner electrode of the plasma torch shown schematically simplifies 3 of a Kvaerner type.
  • the flow of plasma gas 30 is not shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a section of a reactor 1.
  • the Plasmaab- section 2 of the reactor in contrast to the previous embodiments not have the same cross section as the outbound channel sections 7, but has a kugelför ⁇ -shaped or spherical or hemispherical or semi-spherical expression in the plasma torch 3 opposite side.
  • FIG. 6 shows a reactor 1 with two plasma torches 3, wherein the inlet openings 6 are arranged in the center of the plasma section 2 between the two plasma torches 3.
  • a reactor 1 is shown, which has four mutually perpendicular channel sections 7, which depart from the plasma section 2.
  • four plasma torches 3 are arranged equidistantly to the center of the plasma section 8.
  • the inlet openings 6 for hydrocarbons 10 are indicated in an annular arrangement. There are in the embodiment, two annular arrangements of inlet openings 6, which intersect.
  • the inlet openings 6 are each equidistant from two of the four Kanalab ⁇ sections 7, to allow a uniform distribution of the split hydrocarbons 10 from the plasma region 2 in the gleichar ⁇ term channel sections 7.
  • FIG. 8 shows an advantageous exemplary embodiment with three channel sections 7 and three plasma torches 3 of the Kvaerner type.
  • the three plasma torches are each arranged equidistant from the center of the plasma section 8 on a circle.
  • the inlet openings 6 are arranged individually equidistant from each of two of the three channel sections 7.
  • Fig. 9 is another embodiment with two channel ⁇ sections 7, which have a common axis, Darge ⁇ represents.
  • eight plasma torches 3 are arranged in the plasma section 2 in this embodiment. These allow a large thermal power of the plasma and thus a high mass ⁇ stream, which can be used to an efficient process. At the same time negative wall effects, such as wise deposits are reduced.
  • four, six or ten plasma torches 3 may be provided. An even number of plasma torches 3 is advantageous in order to achieve a uniform discharge into both channel sections 7.
  • several plasma torches 3 may be arranged in the plane between two channel sections 7 on the basis of the exemplary embodiment of FIG. 2.
  • the plane 9 in this case is advantageously an introduction of hydrocarbon ⁇ materials 10 having a plurality of distributed over the periphery of the plasma portion 2 inlet openings 6.
  • an odd number of plasma torches 3, and in particular three plasma burners 3, with the advantages already described are used.
  • the use of electrical energy for the conversion into the necessary thermal energy is advantageous since, in particular, regenerative energy sources can be used for this purpose.
  • the plasma is generated by a plasma torch 3 having two, three or more rod-shaped electrodes or a plasma torch 3 in the form of a so-called Kvaerner plasma torch.
  • the electrical discharge can be carried out by DC or AC voltage and pulsed.
  • the hydrocarbons are CH 4 and methane, respectively.
  • the hydrocarbons used are gaseous hydrocarbons at room temperature and atmospheric pressure, more preferably Trains t Cl to C4 hydrocarbons, preferably CH. 4 OF INVENTION ⁇ dung according to, for example, natural gas or biogas can be used as coal ⁇ hydrogen source.
  • the term synthesis gas 60 denotes a gas mixture with the main components hydrogen and carbon monoxide.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Reaktor (1) zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen (10), wobei der Reaktor (1) einen Plasmaabschnitt (2) aufweist, in dem ein Plasmabrenner (3) mit mindestens zwei Elektroden angeordnet ist. Der Plasmabrenner (3) weist einen Einlass (4) für Plasmagas (30) auf und ist dazu eingerichtet, ein Plasma mit dem Plasmagas (30) in einem Plasmabereich (5) zu erzeugen. Der Plasmaabschnitt (2) weist mindestens eine Einlassöffnung (6) für Kohlenwasserstoffe (10) auf um die Kohlenwasserstoffe (10) durch Wärme des Plasmas thermisch zu spalten. Der Reaktor (1) weist mindestens zwei gleichartige Kanalabschnitte (7) auf, welche von dem Plasmaabschnitt (2) abgehen, wobei über die gleichartigen Kanalabschnitte (7) die thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe (10) von einem Zentrum des Plasmaabschnitts (8) wegleitbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Verfahren.

Description

Reaktor zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen und korrespondierendes Verfahren
Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen. Der Reaktor weist einen Plasmaabschnitt auf, in dem ein Plasmabrenner mit mindestens zwei Elektroden angeordnet ist. Der Plasmabrenner weist einen Ein- lass für Plasmagas auf und ist dazu eingerichtet, ein Plasma mit dem Plasmagas in einem Plasmabereich zu erzeugen. Der Plasmaabschnitt weist mindestens eine Einlassöffnung für Koh¬ lenwasserstoffe auf um die Kohlenwasserstoffe durch Wärme des Plasmas thermisch zu spalten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Verfahren.
Die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe sind bevorzugt bei Raum¬ temperatur und Normaldruck gasförmige Kohlenwasserstoffe, wei¬ ter bevorzugt Cl bis C4-Kohlenwasserstoffe, besonders bevor¬ zugt Methan (CH4) . Diese können auch Erdgas oder Biogas sein.
Die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen ist allgemein bekannt. Die Spaltung erfolgt in ein Gemisch aus festem Kohlenstoff, der sich zu Partikeln unterschiedlicher Größe und Eigenschaft entwickeln kann, welche auch als Ruß bzw. Indust¬ rieruß (Carbon Black) bekannt sind, und gasförmigem Wasserstoff. Als Wärmequelle werden regelmäßig Plasmabrenner, wie bei¬ spielsweise ein Kvaerner-Plasmabrenner, eingesetzt, die elekt¬ rische Energie effizient in thermische Energie eines Gases um¬ setzen können. Die eingesetzten Elektroden sind dabei hohen Temperaturen und einer aggressiven Atmosphäre ausgesetzt, was die mögliche Materialauswahl für die Elektroden einschränkt. Die Elektroden werden durch den Lichtbogen zwangsläufig erodiert, was insbesondere bei einem Dauerbetrieb von Bedeutung ist. Allgemein geeignet sind Elektroden aus Graphit oder ähn- liehen stark kohlenstoffhaltigen Materialien, die leitfähig und hochtemperaturstabil sind. Zudem verunreinigen Graphit¬ elektroden durch ihre Erosion nicht die Produkte der thermischen Spaltung durch weitere chemische Elemente und sind ver¬ gleichsweise günstig.
In einem Kvaerner-Reaktor gewonnener Wasserstoff und Kohlenstoff kann in einem zweiten Schritt in einem C02-Konverter, der die Boudouard-Reaktion nutzt, unter Zusatz von C02 und in einem H20-Konverter, der die heterogene Water Gas Shift-Reak- tion nutzt, unter Zusatz von Wasser in Synthesegas umgesetzt werden .
Die Herstellung als Treibstoffe geeigneter flüssiger Kohlenwasserstoffe aus Kohle und/oder gasförmigen Kohlenwasserstof- fen ist bekannt. Eines der ältesten bekannten Verfahren ist das Fischer-Tropsch-Verfahren ausgehend von sogenanntem Synthesegas (Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid) .
Dieses Synthesegas wird beispielsweise nach dem oben genannten Fischer-Tropsch-Verfahren zu Flüssigtreibstoff reagieren gelassen . Ein System und eine Anlage eingangs genannter Art sind bei¬ spielsweise in WO 2013/091879 AI beschrieben.
Es ist ebenfalls bereits bekannt, den Wasserstoffanteil von Synthesegas durch bevorzugt thermische Aufspaltung von Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff zu gewinnen. Der erforderliche Energieeintrag kann in einem sogenannten Kvaerner-Reaktor durch ein mittels elektrischer Energie erzeugtes Plasma erfol¬ gen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn überschüssige elektrische Energie beispielsweise aus regenerativen Quellen zur Verfügung steht, die sich auf diese Art und Weise vorteil¬ haft in chemische Energie und letztendlich gebunden einem Treibstoff umsetzen lässt. Die initiale Aufspaltung von Kohlenwasserstoffen im Kvaerner- Reaktor unter Zufuhr regenerativ erzeugter elektrischer Energie und der im zweiten Schritt erfolgende Einsatz von Kohlendioxid bewirkt, dass die C02-Bilanz so erzeugten Flüssigtreib¬ stoffs wesentlich vorteilhafter ist als die von Treibstoff auf Mineralölbasis.
Die Wärmeeinbringung in die gasförmigen Kohlenwasserstoffe kann in einem Dauerbetrieb zu einer starken Ablagerung von Kohlenstoff auf den Elektroden sowie im Bereich der Elektroden zur Folge haben. Ein Phänomen, welches als „fouling" oder auch „carbon fouling" bekannt ist. Fouling kann zu Kurzschlüssen, erheblicher Reduktion des freien Querschnitts für den Gasstrom und unkontrollierten, ggf. auch kurzfristigen, Veränderungen der Elektrodenform durch lose angelagerte Kohlenstoffpartikel führen, welche die Stabilität des Verfahrens erheblich stören. Dementsprechend wird regelmäßig Wasserstoff als Plasmagas ver¬ wendet, bei welchem kein Fouling durch den Wasserstoff auftritt, welcher typische Elektrodenmaterialien wie Graphit in der heißen Umgebung nicht oxidiert. Alternativ können auch Edelgase als Plasmagas eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Reaktor und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. der eine effiziente und kostengünstige Aufspaltung von Kohlen- Wasserstoffen wie beispielsweise Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff ermöglicht.
Der erfindungsgemäße Reaktor löst diese Aufgabe dadurch, dass der Reaktor einen Plasmaabschnitt aufweist in dem ein Plasmab- renner mit mindestens zwei Elektroden angeordnet ist, wobei der Plasmabrenner einen Einlass für Plasmagas aufweist und dazu eingerichtet ist, ein Plasma mit dem Plasmagas in einem Plasmabereich zu erzeugen. Der Plasmaabschnitt weist mindes¬ tens eine Einlassöffnung für Kohlenwasserstoffe auf um die Kohlenwasserstoffe durch Wärme des Plasmas thermisch zu spal¬ ten. Erfindungsgemäß weist der Reaktor mindestens zwei gleich¬ artige Kanalabschnitte auf, welche von dem Plasmaabschnitt ab¬ gehen, wobei über die gleichartigen Kanalabschnitte die thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe von einem Zentrum des Plasmaabschnitts wegleitbar sind.
Der vorgeschlagene Reaktor mit mehreren gleichartigen Kanalabschnitten ermöglicht eine gute Vermischung von heißem Plasmagas mit den thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen, wodurch eine schnelle Wärmeübertragung auf die Kohlenwasserstoffe erfolgt. Hierdurch können die Kohlenwasserstoffe, ins¬ besondere Methan, sehr schnell und effektiv gespalten werden. Weiterhin wird das heiße Aerosol aus Kohlenstoff und Wasser¬ stoff aus den gespaltenen Kohlenwasserstoffen auch wieder nach kurzer und möglichst minimaler Verweildauer aus dem sehr heißen Plasmabereich gefördert, was sich positiv auf eine Bildung von möglichst kleinen KohlenstoffPartikeln auswirkt. Dies wird erreicht durch das Ablenken des KohlenwasserstoffStroms um ei¬ nen Winkel im Bereich von 45° bis 90°. Insbesondere die Ein¬ leitung von Kohlenwasserstoffen im Gegenstrom zum Plasmagas ermöglicht eine gute Durchmischung, führt aber, wie auch an- dere übliche Lösungen, zu langen Verweilzeiten von Kohlenstoff in einem sehr heißen Plasmabereich. Im Fall der Gegenstromein- leitung ist dies durch die vollständige Richtungsumkehr der eingeleiteten Kohlenwasserstoffe bedingt. Durch die Einführung von mehreren Kanalabschnitten, welche das Aerosol zu gleichen Teilen weiterleiten, kann eine Ablenkung von vorteilhaften 90° erreicht werden. Es gibt somit einen großen Querschnitt, der zur Ableitung des heißen Aerosols zur Verfügung steht, was ebenfalls kurze Verweilzeiten und damit geringe Partikelgrößen ermöglicht .
Weiterhin erreicht das Abgehen von mehreren Kanalabschnitten, dass die Wände des Plasmaabschnitts im Vergleich zu herkömmli¬ chen linearen Reaktoren weniger Oberfläche aufweisen, die mit hohen Temperaturen belastet sind, da der heiße Gasstrom bzw. Aerosol nach mehreren Seiten abgeleitet werden kann. Zudem ergeben sich keine Totvolumina im Reaktor, in denen sich Material, wie agglomerierte Kohlenstoffpartikel , ablagern können oder heiße Gasströme zirkulieren und die Reaktorwände angrei¬ fen können.
Der Plasmaabschnitts ist der Teil des Reaktors, in dem der Plasmabereich lokalisiert ist. Weiterhin liegt das Zentrum des Plasmaabschnitts in der Achse oder im Schnittpunkt der zentra¬ len Längsachsen der Kanalabschnitte. In vorteilhaften Ausführungsformen mit einem Plasmabrenner liegt das Zentrum des Plasmaabschnitts in der Hauptachse der Elektroden. In Ausfüh- rungsformen mit mehreren Plasmabrennern liegt das Zentrum des Plasmaabschnitts üblicherweise in der Mitte zwischen den Plas¬ mabrennern .
In vorteilhaften Ausführungsformen sind die Kanalabschnitte rohrförmig bzw. weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Vorzugsweise sind die Einlassöffnung oder die Einlassöffnungen für Kohlenwasserstoffe äquidistant zu zwei Kanalabschnitten angeordnet .
Die äquidistante Anordnung der Einlassöffnung (en) ermöglicht eine möglichst gleichmäßige Einleitung des Gasstrom bzw. Aero¬ solstroms in die Kanalabschnitte. In Ausführungsformen in de¬ nen zwei bzw. beide Kanalabschnitte eine gemeinsame Achse auf- weisen, d.h. beide Kanalabschnitte die thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe in entgegensetzte Richtungen wegleiten, liegt bzw. liegen die Einlassöffnung (en) in einer Ebene senkrecht zu den Achsen der Kanalabschnitte und mittig zwischen den Kanalabschnitten.
Bei mehr als zwei Kanalabschnitten ist es vorteilhaft, wenn die Einlassöffnung (en) äquidistant zu zwei Kanalabschnitten ist bzw. sind, d.h. es ist nicht erforderlich, dass eine bzw. jede Einlassöffnung zu mehr als zwei Kanalabschnitten äqui- distant ist.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Einlassöffnung oder die Einlassöffnungen auf den Plasmabereich ausgerichtet. Eine entsprechende Ausrichtung ermöglicht eine gute und schnelle Durchmischung und Erwärmung der eingeleiteten Kohlenwasserstoffe im Plasma bzw. im Plasmabereich, wodurch die Zer- legung der Kohlenwasserstoffe mit kurzen Verweilzeiten der einzelnen Massen im Plasmabereich erreicht werden kann, was sich vorteilhaft auf die Partikelgröße des Kohlenstoffs aus¬ wirkt. Möglichst kleine Kohlenstoffpartikel eignen sich auf¬ grund des guten Verhältnisses von Oberfläche zu Masse beson- ders für eine weitere Verarbeitung bzw. Reaktion.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Vielzahl von Einlassöffnungen für Kohlenwasserstoffe in einer Ebene in der Mitte zwischen zwei Kanalabschnitten angeordnet.
Eine Vielzahl von Einlassöffnungen für Kohlenwasserstoffe in einer Ebene erreicht eine besonders gute und schnelle Durchmi¬ schung und damit Wärmeübertragung auf die Kohlenwasserstoffe, da aus mehreren Richtungen gleichzeitig in den Plasmabereich Kohlenwasserstoffe eingeblasen werden. Als einzige Ausweich¬ richtung ergeben sich die Achsen der Kanalabschnitte, wodurch einerseits eine effizientes Wegleiten des entstandenen Aero¬ sols möglich ist und anderseits ein Wandkontakt des Aerosols vermieden bzw. verringert werden kann, so dass die thermische Belastung und die mögliche Ablagerung von Kohlenstoff an den Wänden des Plasmaabschnitts und der Kanalabschnitte verringert wird .
Vorzugsweise werden die Einlassöffnungen ringartig in der Ebene in der Mitte bzw. im Zentrum des Plasmaabschnitts zwi¬ schen den Kanalabschnitten angeordnet, wodurch der Plasmabereich im Bereich des Rings von Wänden des Plasmaabschnitts durch einen entsprechenden Gasstrom der Kohlenwasserstoffe ferngehalten werden kann, so dass die Wände des Plasmaab¬ schnitts thermisch weniger belastet werden.
Vorzugsweise sind die Einlassöffnungen für Kohlenwasserstoffe im Ring, vorzugsweise in gleichen Abständen, angeordnet, d.h. gleichmäßig über den Umfang des Plasmaabschnitts verteilt.
Vorzugsweise weist jeder Kanalabschnitt einen Einleitungsbe¬ reich für CO2 auf. Der Einleitungsbereich für Kohlenstoffdioxid ermöglicht eine chemische Umsetzung des Kohlenstoffs der ge¬ spaltenen Kohlenwasserstoffe in CO (Kohlenmonoxid) in einer Boudouard-Reaktion, so dass Synthesegas, d.h. eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, effizient aus beispiels¬ weise Erdgas und Kohlenstoffdioxid erzeugt werden kann.
Vorzugsweise sind mehrere Einströmöffnungen für die Einleitung von CO2 vorgesehen. Mehrere Einströmöffnungen ermöglichen eine gleichförmige Vermischung und somit eine Boudouard-Reaktion auf einer kurzen Strecke im Kanalabschnitt. Vorzugsweise sind die Einströmöffnungen für die Einleitung von CO2 in einer Einleitungsebene angeordnet, weiter vorzugsweise ringförmig, be¬ sonders vorzugsweise in einer Anordnung mit gleichen Abständen . Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand des Einleitungsbereichs für CO2 vom Zentrum des Plasmaabschnitts 0,30 m bis 1,5 m, vor¬ zugsweise 0,3 m bis 1,0 m beträgt. Hierdurch kann eine für die Boudouard-Reaktion vorteilhafte Temperaturverteilung eingestellt werden.
Vorzugsweise weist jeder Kanalabschnitt einen Einleitungsbe¬ reich für H2O auf. Hierdurch ist eine heterogene Wassergas- Konvertierungsreaktion der thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe möglich. Es ergeben sich vergleichbare Vorteile, wie bei der Boudouard-Reaktion mit CO2. Vorteilhaft ist die Kombi¬ nation der Boudouard-Reaktion und der Wassergas-Konvertierungsreaktion, um die Zusammensetzung des Synthesegases zu steuern. Dies gilt insbesondere auch, um das Verhältnis von CO und H2 beliebig anzupassen.
In vorteilhaften Ausführungsformen beträgt der Abstand des Einleitungsbereichs für H2O vom Zentrum des Plasmaabschnitts 0,3 m bis 2,5 m, vorzugsweise 0,5 m bis 1,5 m. Hierdurch kann eine für die Wassergas-Konvertierungsreaktion vorteilhafte Temperaturverteilung eingestellt werden. Es kann insbesondere eine vollständige Reaktion der Kohlenstoffpartikel zu gasför¬ migen Produkten erreicht werden, was den kontinuierlichen Be- trieb des Reaktors ohne Reinigungsunterbrechungen oder Abtrennung der festen Kohlenstoffpartikel vor einem nachgelagerten Prozess, wie z.B. ein Fischer-Tropsch-Verfahren, ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform überschneiden sich die Einleitungsbereiche für CO2 und für H2O . Es kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Abstand zwischen den Einleitungsebenen für CO2 und für H2O 0 m betragen.
Der vorgeschlagene Reaktor mit zwei bzw. mehr als zwei gleich- artigen Kanalabschnitten erlaubt eine einfache bauliche Anpas¬ sung des Reaktors an unterschiedliche Anforderungen bei der Prozessgestaltung mit Einleitungsbereichen für Kohlenstoffdi- oxid und/oder Wasser durch die Veränderung der Abstände. Dies ist insbesondere gegeben bei rohrförmigen Kanalabschnitten und Einleitungsbereichen mit ringförmig angeordneten Einströmöffnungen . In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Einleitungsbereiche eine Vielzahl von Einströmöffnungen auf, wobei die Einströmöffnungen über den Umfang der jeweiligen Kanalabschnitt, weiter vorzugsweise gleichmäßig, verteilt angeordnet sind.
Vorzugsweise sind mehrere Einströmöffnungen für die Einleitung von H2O vorgesehen. Mehrere Düsen ermöglichen eine gleichförmige Vermischung und somit eine Wassergas-Konvertierungsreaktion auf einer kurzen Strecke im Kanalabschnitt. Vorzugsweise sind die Einströmöffnungen für die Einleitung von H2O in einer Einleitungsebene angeordnet, weiter vorzugsweise ringförmig, besonders vorzugsweise in einer Anordnung mit gleichen Abständen . Vorzugsweise weist der Plasmabrenner eine innere Elektrode und eine äußere, ringförmige Elektrode auf, wobei der Plasmabren¬ ner zwischen äußerer und innerer Elektrode einen ringförmigen Einlass für Plasmagas aufweist. Eine solche Anordnung ist als Kvaerner-Plasmabrenner bekannt. Die innere Elektrode weist vorzugsweise eine Einlassöffnung für Kohlenwasserstoffe auf. Eine Einlassöffnung für Kohlenwasserstoffe in der inneren Elektrode ermöglicht ein hohes Verhältnis von eingeleiteten Kohlenwasserstoffen zu eingesetztem Plasmagas. Zudem kann mit einer derartigen Elektrode der Plasmabereich vom Plasmabrenner weiter in das Zentrum des Plasmaschnitts des Reaktors verla¬ gert werden.
In vorteilhaften Ausführungsformen sind in dem Plasmaabschnitt zwei Plasmabrenner angeordnet, wobei die Plasmabrenner äqui- distant zum Zentrum des Plasmaabschnitts angeordnet sind.
Diese Anordnung eignet sich besonders für eine Skalierung der Plasmaleistung, was vor allem bei zwei Kanalabschnitten mit einer gemeinsamen Achse vorteilhaft ist. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind in dem Plasmaabschnitt drei Plasmabrenner angeordnet, welche äqui- distant zum Zentrum des Plasmaabschnitts angeordnet sind, wo- bei der Reaktor drei Kanalabschnitte aufweist. Neben dem vor¬ teilhaften Skalieren ergeben sich Vorteile für die Effizienz für Reaktoren mit Kvaerner-Plasmabrennern, da jeder Plasmabrenner mit einer Phase einer 3-Phasenstromquelle betrieben werden kann, so dass keine aufwändige Spannungswandlung bzw. Gleichrichtung erforderlich ist und die Blindleistung reduziert werden kann.
Vorzugsweise gehen die Kanalabschnitte in einem Abstand vom Zentrum des Plasmaabschnitts, welcher mindestens 1 m größer ist als der Abstand des letzten Einleitungsbereichs, in Pro¬ duktleitungsabschnitte über. Die Produktleitungsabschnitte dienen dazu, einen Transfer zu weiterführenden Prozessen, wie z.B. einem Fischer-Tropsch-Verfahren, zu ermöglichen. Hierbei können die mehreren Produktleitungsabschnitte zusammengeführt werden. Weiterhin ist es möglich, dass eine Umlenkung und somit eine Annäherung an das Zentrum des Plasmaabschnitts er¬ folgt, wobei dies keine direkte und vollständige Rückleitung in den Plasmaabschnitt impliziert. Der Übergang zu Produktlei¬ tungsabschnitten ermöglicht eine einfachere Weiterleitung bei niedrigeren Temperaturen ohne aufwendige Kühlung des Abschnitts .
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ein korrespondierendes Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlen- Wasserstoffen vorgeschlagen, wobei in einem Reaktor der vorgenannten Art mehrere Einlassöffnungen für Kohlenwasserstoffe vorgesehen sind. Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Ein- lassöffnungen mit variablen und voneinander abweichenden Drücken und/oder Massenströmen der eingeleiteten Kohlenwasserstoffe betrieben. Dies ermöglicht eine Zentrierung des Plasmabereichs in dem Plasmaabschnitt des Reaktors, so dass der heißeste Bereich möglichst mit gleichem Abstand zu allen Wänden des Reaktors angeordnet ist, um die thermische Belastung der Reaktorwände zu minimieren. Weiterhin kann eine rechtwinklige Ablenkung der thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe in vorzugsweise zwei Kanalabschnitte ebenfalls zentral in den Kanalabschnitten er¬ folgen, was Wandeffekte minimiert und eine gute Ausgangssitua¬ tion für nachfolgende Prozessschritte bietet. Vorzugsweise erfolgen eine Erfassung der Position eines Plas¬ mabereichs in dem Plasmaabschnitt und ein Regeln von Drücken und/oder Massenströmen von Kohlenwasserstoffen an mindestens zwei Einlassöffnungen derart, dass der Plasmabereich in das Zentrum des Plasmaabschnitts verlagert wird.
Die Erfassung der Position des Plasmabereichs kann beispiels¬ weise optisch mittels einer Kamera erfolgen, welche in einem Kanalabschnitt angeordnet ist. Die durch die Kamera erfassten Daten werden in vorteilhaften Ausführungsformen elektronisch ausgewertet und in einen Regelkreis eingespeist. Der Regel¬ kreis steuert die Einleitung an mindestens, vorzugsweise meh¬ reren oder auch allen Einlassöffnungen für Kohlenwasserstoffe, durch eine Anpassung von Druck und/oder Massenstrom. Dementsprechend verschiebt sich der Plasmabereich durch die verän- derten Strömungsbedingungen, was verfahrensgemäß erfasst wird und zur weiteren Anpassung der Drücke und/oder Massenströme dient. Auf diese Weise kann der heiße Plasmabereich möglichst zentral mit gleichmäßigem Abstand zu allen Wänden positioniert werden. Dies kann insbesondere bei einer ringförmigen Anordnung von Einlassöffnungen im Plasmaabschnitt vorteilhaft aus¬ geführt werden. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den nachfolgenden Figuren schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Reaktor zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen und
Erzeugung von Synthesegas in einem seitlichen Querschnitt;
Fig. 2 einen Reaktor in einer Draufsicht;
Fig. 3 einen Plasmaabschnitt im Querschnitt; Fig. 4 einen Plasmaabschnitt im Querschnitt;
Fig. 5 einen Plasmaabschnitt im Querschnitt;
Fig. 6 einen Reaktor mit zwei Plasmabrennern;
Fig. 7 einen Reaktor mit vier Kanalabschnitten;
Fig. 8 einen Reaktor mit drei Plasmabrennern; und Fig. 9 einen Reaktor mit zwei Kanalabschnitten und acht Plasmabrennern .
In der Fig. 1 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Reaktors 1 zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen 10 und zur Er- zeugung von Synthesegas 60 schematisch in einem Querschnitt dargestellt. Der Reaktor 1 weist einen Plasmaabschnitt 2 auf, in dem ein Plasmabrenner 3 angeordnet ist. Der Plasmabrenner 3 weist einen Einlass 4 für Plasmagas 30 auf, welches vorzugs¬ weise Wasserstoff oder Synthesegas ist. Der Einlass 4 ist der¬ art ausgerichtet und aufgeteilt, dass die Elektroden des Plas¬ mabrenners 3 von Plasmagas 30 umgegeben sind und eine größt- mögliche Abschirmung der Elektroden von anderen Gasen, die nicht Plasmagas 30 sind, erreichen. Der Plasmabrenner 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Plasmabrenner 3 des Typs Kvaer- ner mit einer zentralen Elektrode, welche ringförmig von einer zweiten Elektrode umgeben wird. Die elektrische Entladung er- folgt zwischen den Elektroden in der ringförmigen Öffnung, welche in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 nach unten ge¬ richtet ist. Aus der ringförmigen Öffnung des Plasmabrenners 3 strömt Plasmagas 30. Weiterhin kann die ringförmige Elektrode von außen von Plasmagas 30 umströmt werden. Im Betrieb ergibt sich ein Plasmabereich 5, welcher von einem heißen thermischen Plasma geprägt ist. Der Plasmadruck im Bereich der Enden der Elektroden beträgt etwa 20 bar. Die Gastemperatur unmittelbar hinter dem Plasma beträgt bevorzugt 2.500-4.500 K, weiter vorzugsweise 3.000-4.500 K.
Gegenüber des Plasmabrenners 3, in der Fig. 1 unten, ist eine Einlassöffnung 6 für Kohlenwasserstoffe 10. Die Kohlenwasserstoffe werden im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entgegen der Stromrichtung des Plasmagases 30 in den Plasmabereich 5 einge- leitet.
Das durch die elektrische Entladung zwischen den Elektroden erhitzte Plasmagas 30 wird mit Kohlenwasserstoffen 10, welche an der Einlassöffnung 6 eingeleitet werden, in dem Plasmabe- reich 5 gemischt. Die resultierende starke Erwärmung des Plas¬ magases 30 führt zu einem Zerfall der Kohlenwasserstoffe 10 im Plasma in Kohlenstoff und Wasserstoff. Hierdurch werden die Kohlenwasserstoffe 10 durch eine Wärme¬ übertragung vom Plasmagas 30 soweit erwärmt, dass die Kohlen¬ wasserstoffe 10 thermisch gespalten werden und ein Aerosol von Wasserstoff und Kohlenstoff bilden.
Der Plasmabrenner 3, der Plasmabereich 5 und die Einlassöffnung 6 für Kohlenwasserstoffe 10 sind in dem Plasmaabschnitt 2 des Reaktors 1 angeordnet. Das entstehende Aerosol der ther¬ misch gespaltenen Kohlenwasserstoffe 10 wird aus dem Plasmaab- schnitt 2 in zwei gleichartige Kanalabschnitte 7 geleitet, welche von dem Plasmaabschnitt 2 des Reaktors 1 abgehen.
Gleichartige Kanalabschnitte 2 bedeutet in diesem Zusammen¬ hang, dass alle Kanalabschnitte für einen gleichen bzw. vergleichbaren Massenstrom von Gas bzw. Aerosol eingerichtet sind, d.h. einen gleichen Querschnitt bzw. Querschnittsverlauf aufweisen .
In diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das in die Kanalabschnitte 7 eingeleitete Aerosol aus Wasserstoff und Kohlenstoff in einer weiteren Reaktion zu Synthesegas 60, d.h. einer Mischung aus CO und H2, umgesetzt. Für die Umsetzung des Aerosols kann einerseits Kohlenstoffdioxid CO2 40 in einem Ein¬ leitungsbereich 11 zugeführt werden, welches mit dem vorliegenden Kohlenstoff in einer Boudouard-Reaktion zu CO umgesetzt wird. Alternativ oder ergänzend kann Wasser H2O 50 in einem weiteren Einleitungsbereich 12 eingeleitet werden, um eine Wassergas-Konvertierungsreaktion (Wassergas-Shift-Reaktion) durchzuführen. Beide Reaktionen dienen der Erzeugung von Synthesegas 60 aus den gespaltenen Kohlenwasserstoffen 10, wobei das Synthesegas 60 über die Produktleitungsabschnitte 13 in einer Weiterverarbeitungsstufe, welche in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, beispielsweise in einem Fischer-Tropsch-Ver- fahren zu Treibstoffen, u.a. Diesel, Benzin oder Kerosin, weiterverarbeitet wird. Folglich können gasförmige Kohlenwasser¬ stoffe 10, insbesondere Erdgas, energetisch günstig zu bei Raumtemperatur und Normaldruck flüssigen Kohlenwasserstoffen weiterverarbeitet werden.
Vorzugsweise beträgt der Abstand Dl des Einleitungsbereichs 11 für CO2 40 vom Zentrum des Plasmaabschnitts 8 0,3 m bis 1,5 m. Vorzugsweise beträgt der Abstand D2 des Einleitungsbereichs 12 für H2O 50 vom Zentrum des Plasmaabschnitts 8 0,3 m bis 2,5 m.
Fig. 2 zeigt einen Reaktor 1 in einer Draufsicht. Der Reaktor
1 weist eine ringförmige Anordnung von Einlassöffnungen 6 auf, die äquidistant zu zwei Kanalabschnitten 7 in einer Ebene 9 angeordnet sind. Der Plasmabrenner 3 ist in der Fig. 2 in einer schematischen Aufsicht dargestellt. Die Einleitungsberei¬ che 11, 12 für Kohlenstoffdioxid CO2 40 und Wasser H2O 50 wei¬ sen in beiden rohrförmigen Kanalabschnitten 7 eine mehrere Einströmöffnungen 15 für CO2 40 und Einströmöffnungen 17 für H2O 50 auf. Die Einströmöffnungen sind jeweils in einer Ebene 14, 16 angeordnet, die in beiden Kanalabschnitten 7 jeweils den gleichen Abstand zum Zentrum des Plasmaabschnitts 8 auf¬ weisen, siehe Fig. 3. Die Kanalabschnitte 7 des Ausführungs- beispiels der Fig. 2 weisen eine gemeinsame Achse auf, so dass die thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe 10 zu gleichen Teilen in entgegen gesetzte Richtungen aus dem Plasmaabschnitt
2 wegleitet werden. In Fig. 3 ist der Plasmaabschnitt 2 des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 in einem Schnitt in der Ebene 9 gezeigt. Der Plas¬ mabrenner 3 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem Strom Plasmagas 30, welche außen an dem Plasmabrenner 3 entlang strömt, vor einem Kontakt mit Kohlenwasserstoffen geschützt. Zudem wird Plasmagas 30 in dem Plasmabrenner 3 genutzt um ein Plasma in dem Plasmabereich 5 zu erzeugen. Mehrere Einlassöff¬ nungen 6 ermöglichen die Einleitung von Kohlenwasserstoffen 10, wobei die Einlassöffnungen 6 in diesem Ausführungsbeispiel auf den Plasmabereich 5 gerichtet sind.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist besonders für eine va¬ riable Einleitung von Kohlenwasserstoffen 10 an den Einlass- Öffnungen 6 geeignet, um den Plasmabereich 5 möglichst in das Zentrum des Plasmaabschnitts 8 verlagern zu können. Weiterhin kann die ringförmige Anordnung der Einlassöffnungen 6 für eine erfolgreiche Regelung der Position des Plasmabereichs 5 durch die Regelung der Drücke und Massenströme an den Einlassöffnun- gen 6 genutzt werden.
In Fig. 4 ist das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ergänzt um eine zusätzliche Einlassöffnung 6 für Kohlenwasserstoffe, wel¬ che zentrisch in der inneren Elektrode des schematisch verein- facht dargestellten Plasmabrenners 3 eines Kvaerner-Typs ange¬ ordnet ist. Die Strömung von Plasmagas 30 ist in der Fig. 3 nicht dargestellt.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt eines Reaktors 1. Der Plasmaab- schnitt 2 des Reaktors 1 weist im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen nicht den gleichen Querschnitt wie die abgehenden Kanalabschnitte 7 auf, sondern weist eine kugelför¬ mige oder sphärische bzw. halbkugelförmige oder halbsphärische Ausprägung in der dem Plasmabrenner 3 gegenüberliegenden Seite auf. Fig. 6 zeigt einen Reaktor 1 mit zwei Plasmabrennern 3, wobei die Einlassöffnungen 6 im Zentrum des Plasmaabschnitts 2 zwischen den beiden Plasmabrennern 3 angeordnet sind. In Fig. 7 ist ein Reaktor 1 dargestellt, der vier rechtwinklig zueinander angeordnete Kanalabschnitte 7 aufweist, die von dem Plasmaabschnitt 2 abgehen. In dem Plasmaabschnitt 2 sind vier Plasmabrenner 3 äquidistant zum Zentrum des Plasmaabschnitts 8 angeordnet. Weiterhin sind die Einlassöffnungen 6 für Kohlen- Wasserstoffe 10 in einer ringförmigen Anordnung angedeutet. Es liegen in dem Ausführungsbeispiel zwei ringförmige Anordnungen von Einlassöffnungen 6 vor, die sich kreuzen. Die Einlassöffnungen 6 sind jeweils äquidistant zu zwei der vier Kanalab¬ schnitte 7, um eine gleichmäßige Verteilung der gespaltenen Kohlenwasserstoffe 10 aus dem Plasmabereich 2 in die gleichar¬ tigen Kanalabschnitte 7 zu ermöglichen.
In Fig. 8 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel mit drei Kanalabschnitten 7 und drei Plasmabrennern 3 vom Typ Kvaerner dargestellt. Die drei Plasmabrenner sind jeweils äquidistant zum Zentrum des Plasmaabschnitts 8 auf einem Kreis angeordnet. Die Einlassöffnungen 6 sind einzeln äquidistant zu jeweils zwei der drei Kanalabschnitten 7 angeordnet. In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Kanal¬ abschnitten 7, welche eine gemeinsame Achse aufweisen, darge¬ stellt. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel acht Plasmabrenner 3 in dem Plasmaabschnitt 2 angeordnet. Diese ermöglichen eine große thermische Leistung des Plasmas und damit einen hohen Massen¬ strom, welcher zu einem effizienten Verfahren genutzt werden kann. Gleichzeitig können negative Wandeffekte, wie beispiels- weise Ablagerungen reduziert werden. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch vier, sechs oder zehn Plasmabrenner 3 vorgesehen sein. Vorteilhaft ist eine gerade Anzahl Plasmabrenner 3, um eine gleichförmige Ableitung in beide Ka- nalabschnitte 7 zu erreichen.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispielen können mehrere Plasmabrenner 3 in Anlehnung an das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in der Ebene 9 in der Mitte zwischen zwei Kanalab- schnitten 7 angeordnet sein. In der Ebene 9 erfolgt in diesem Fall auf vorteilhafte Weise eine Einleitung von Kohlenwasser¬ stoffen 10 mit mehreren über den Umfang des Plasmaabschnitts 2 verteilten Einlassöffnungen 6. In diesem Ausführungsbeispiel kann auch eine ungerade Anzahl von Plasmabrennern 3, insbeson- dere drei Plasmabrennern 3, mit den bereits beschriebenen Vorteilen eingesetzt werden.
Die Verwendung elektrischer Energie für die Umsetzung in die notwendige thermische Energie ist vorteilhaft, da hierfür ins- besondere regenerative Energiequellen verwendet werden können. Für das vorgeschlagene Verfahren ist es unerheblich, ob das Plasma durch einen Plasmabrenner 3 mit zwei, drei oder mehr stabförmigen Elektroden oder einen Plasmabrenner 3 in Form eines sog. Kvaerner-Plasmabrenners erzeugt wird. Ferner kann die elektrische Entladung durch Gleich- oder Wechselspannung sowie gepulst erfolgen.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Kohlenwasserstoffe CH4 bzw. Methan. In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen sind die eingesetzten Kohlenwasserstoffe 10 bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmige Kohlenwasserstoffe, weiter bevor- zugt Cl bis C4-Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise CH4. Erfin¬ dungsgemäß kann beispielsweise Erdgas oder Biogas als Kohlen¬ wasserstoffquelle eingesetzt werden. Der Begriff Synthesegas 60 bezeichnet eine Gasmischung mit den Hauptbestandteilen Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid .

Claims

Patentansprüche
Reaktor (1) zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen (10), wobei
der Reaktor (1) einen Plasmaabschnitt (2) aufweist,
- in dem ein Plasmabrenner (3) mit mindestens zwei Elekt¬ roden angeordnet ist,
- wobei der Plasmabrenner (3) einen Einlass (4) für Plasmagas (30) aufweist und dazu eingerichtet ist, ein Plasma mit dem Plasmagas (30) in einem Plasmabereich (5) zu erzeugen,
- der Plasmaabschnitt (2) mindestens eine Einlassöffnung (6) für Kohlenwasserstoffe (10) aufweist um die Kohlenwas¬ serstoffe (10) durch Wärme des Plasmas thermisch zu spal¬ ten,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Reaktor (1) mindestens zwei gleichartige Kanalab¬ schnitte (7) aufweist, welche von dem Plasmaabschnitt (2) abgehen, wobei
- über die gleichartigen Kanalabschnitte (7) die thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe (10) von einem Zentrum des Plasmaabschnitts (8) wegleitbar sind.
Reaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (6) oder die Einlassöffnungen (6) für Kohlenwasserstoffe (10) äquidistant zu zwei Kanalabschnit¬ ten (7) angeordnet sind.
Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (6) oder die Einlassöffnungen (6) auf den Plasmabereich (5) ausgerichtet sind.
Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Einlassöff¬ nungen (6) für Kohlenwasserstoffe (10) in einer Ebene (9) in der Mitte zwischen zwei Kanalabschnitten (7) angeordnet ist .
Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanalabschnitt (7) ei¬ nen Einleitungsbereich (11) für CO2 (40) aufweist.
Reaktor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (Dl) des Einleitungsbereichs (11) für CO2 (40) vom Zentrum des Plasmaabschnitts (8) 0,3 m bis 1,5 m be¬ trägt .
Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanalabschnitt (7) ei¬ nen Einleitungsbereich (12) für H2O (50) aufweist.
Reaktor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (D2) des Einleitungsbereichs (12) für H2O (50) vom Zentrum des Plasmaabschnitts (8) 0,3 m bis 2,5 m be¬ trägt .
Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitungsbereiche (11,12) eine Vielzahl von Einströmöffnungen (15,17) aufweisen, wobei die Einströmöffnungen (15,17) über den Umfang der jeweiligen Kanalabschnitte (7) verteilt angeordnet sind.
Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmabrenner (3) eine innere Elektrode und eine äußere, ringförmige Elektrode aufweist, wobei der Plasmabrenner (3) zwischen äußerer und innerer Elektrode einen ringförmigen Einlass (4) für Pias magas (30) aufweist, wobei die innere Elektrode eine Ein¬ lassöffnung (6) für Kohlenwasserstoffe (10) aufweist.
Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Plasmaabschnitt (2) zwei Plasmabrenner (3) angeordnet sind, wobei die Plasmab renner (3) äquidistant zum Zentrum des Plasmaabschnitts (8) angeordnet sind.
12. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Plasmaabschnitt (2) drei Plasmabrenner (3) angeordnet sind, welche äqui¬ distant zum Zentrum des Plasmaabschnitts (8) angeordnet sind, wobei der Reaktor (1) drei Kanalabschnitte (7) auf¬ weist.
13. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte (7) in einem Abstand vom Zentrum des Plasmaabschnitts (8), wel¬ cher mindestens 1 m größer ist als der Abstand (D2) des letzten Einleitungsbereichs (12), in Produktleitungsab¬ schnitte (13) übergehen.
14. Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen (10) mit einem Reaktor (1) der vorangehenden Ansprüche mit mehreren Einlassöffnungen (6) für Kohlenwasserstoffe (10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Einlassöff¬ nungen mit variablen und voneinander abweichenden Drücken und/oder Massenströmen der eingeleiteten Kohlenwasserstoffe (10) betrieben werden. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet, durch Erfassung der Position eines Plasmabereichs (5) in dem Plasma abschnitt (2), Regeln von Drücken und/oder Massenströmen von Kohlenwasserstoffen (10) an mindestens zwei Einlass¬ öffnungen (6) derart, dass der Plasmabereich (5) in das Zentrum des Plasmaabschnitts (8) verlagert wird.
PCT/EP2016/072191 2015-09-25 2016-09-19 Reaktor zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierendes verfahren Ceased WO2017050703A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015218514.1A DE102015218514A1 (de) 2015-09-25 2015-09-25 Reaktor zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen und korrespondierendes Verfahren
DE102015218514.1 2015-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017050703A1 true WO2017050703A1 (de) 2017-03-30

Family

ID=56985608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/072191 Ceased WO2017050703A1 (de) 2015-09-25 2016-09-19 Reaktor zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierendes verfahren

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015218514A1 (de)
WO (1) WO2017050703A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116171195A (zh) * 2020-07-27 2023-05-26 普兰思公司 从烃优化生产氢气

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111781075B (zh) * 2020-07-10 2021-05-07 西安交通大学 铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003051767A2 (de) * 2001-12-18 2003-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur umwandlung eines brennstoffes
WO2013091879A1 (de) 2011-12-20 2013-06-27 CCP Technology GmbH Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas
DE102013020375A1 (de) * 2013-12-06 2015-06-11 CCP Technology GmbH Plasma-reaktor zum aufspalten eines kohlenwasserstoff-fluids
WO2015128673A2 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 C-Tech Innovation Limited Plasma enhanced catalytic conversion method and apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010090A (en) 1975-08-11 1977-03-01 Westinghouse Electric Corporation Process for converting naturally occurring hydrocarbon fuels into gaseous products by an arc heater
CA1059065A (en) 1975-12-12 1979-07-24 Terence E. Dancy Arc reforming of hydrocarbons
US5852927A (en) 1995-08-15 1998-12-29 Cohn; Daniel R. Integrated plasmatron-turbine system for the production and utilization of hydrogen-rich gas
JP2004501752A (ja) 2000-06-27 2004-01-22 プレチェチェンスキ・ミハイル・ルドルフォビチ プラズマ化学リアクター
US7381382B2 (en) 2004-03-29 2008-06-03 Massachusetts Institute Of Technology Wide dynamic range multistage plasmatron reformer system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003051767A2 (de) * 2001-12-18 2003-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur umwandlung eines brennstoffes
WO2013091879A1 (de) 2011-12-20 2013-06-27 CCP Technology GmbH Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas
DE102013020375A1 (de) * 2013-12-06 2015-06-11 CCP Technology GmbH Plasma-reaktor zum aufspalten eines kohlenwasserstoff-fluids
WO2015128673A2 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 C-Tech Innovation Limited Plasma enhanced catalytic conversion method and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116171195A (zh) * 2020-07-27 2023-05-26 普兰思公司 从烃优化生产氢气

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015218514A1 (de) 2017-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gautier et al. Direct decarbonization of methane by thermal plasma for the production of hydrogen and high value-added carbon black
EP3744154B1 (de) Mit feststoff gepackte vorrichtung zur durchführung von endothermen reaktionen mit direkter elektrischer beheizung
DE60024084T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung eines kohlenstoffhaltigen Rohstoffs in Kohlenstoff mit einer definierten Struktur
DE112014001444B4 (de) Verfahren zum Herstellen von Ruß unter Verwenden eines Extenderfluids
EP3212566B1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von synthesegas
EP3249027A1 (de) Emissionsreduziertes verfahren zur herstellung von olefinen
EP3249028A1 (de) Emissionsreduziertes verfahren zur herstellung von olefinen
DE3854359T2 (de) Verfahren zum thermischen Spalten von Kohlenwasserstoffen mit festen Partikeln als Wärmeträger.
DE102011051906B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung kohlenstoffhaltiger fester Stoffe mit Wasserdampf und Kohlendioxid und deren Gemische
WO2022194775A1 (de) Reaktor und verfahren zur pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen fluiden
US4105888A (en) Arc heater apparatus for producing acetylene from heavy hydrocarbons
EP4292700B1 (de) Verfahren zur kohlenwasserstoffpyrolyse mit räumlich getrennter beheizungs- und reaktionszone innerhalb des reaktorraums
WO2017050703A1 (de) Reaktor zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierendes verfahren
WO2017050704A1 (de) Verfahren zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierende vorrichtung
WO2017064210A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von synthesegas
EP3368473B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum erzeugen von synthesegas
WO2021094464A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserstoff und pyrolysekohlenstoff aus kohlenwasserstoffen
DE102017118617A1 (de) Verfahren zum Reinigen von Kohlenstoffpartikeln
DE102014209529A1 (de) Verbrennung von Lithium bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Gasüberschüssen mit porösen Rohren als Brenner
DE102016209155A1 (de) Emissionsreduziertes oder emissionsfreies Verfahren zur Herstellung von Olefinen
EP3919438A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur thermischen spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen ausgangsmaterials sowie verwendung des verfahrens
Matveev Quality physical model of boron nitride nanotubes formation in ICP/RF plasma
DE102019129789A1 (de) Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht sowie CVD-Reaktor
CN213824746U (zh) 一种新型、等离子体中、高温煤焦油组合炼油装置
DE3301962A1 (de) Verfahren zum methanisieren kohlenstoffhaltiger feststoffe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16770252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16770252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1