Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ

'Изобретение относится к химии, в частности к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ. Устройство содержит источник микроволновой энергии и рабочую камеру, при этом на одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, а на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды. В камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Технический результат заключается в снижении теплового воздействия на инициатор и увеличении мощности микроволнового излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к химии, в частности к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ.

Известно устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ, содержащее буферную емкость смешения, реакционную камеру, генератор микроволновых колебаний и резонатор. Устройство содержит блок питания переменной мощности и волновод, выполненный в виде коаксиально расположенных внешнего и внутреннего электродов, причем внешний электрод является реакционной камерой, а внутренний электрод изготовлен полым и заканчивается соплом, выполненным из тантала (RU 80450 U1, 10.02.2016).

В известном устройстве плазма постоянно контактирует с внутренним электродом микроволнового тракта, рассеивая часть тепловой энергии на нем. Это ограничивает уровень мощности микроволнового излучения.

Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ.

Техническим результатом предложенного устройства является значительное снижение теплового воздействия на инициатор и значительное увеличение мощности микроволнового излучения при сохранении времени жизни инициатора, а также возможности отказа от дорогих тугоплавких металлов.

Технический результат достигается тем, что устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ содержит источник микроволновой энергии, рабочую камеру. При этом, для возможности визуальной диагностики процесса, боковые стенки камеры могут быть изготовлены из кварца. На одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды, причем в камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна.

На чертеже схематически представлено устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ.

Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ содержит источник микроволновой энергии (на чертеже не показан), рабочую камеру 1. На одном торце рабочей камеры 1 выполнено входное кварцевое окно 2, через которое вводят микроволновое излучение, на другом торце камеры 1 размещены патрубки 4 и 5 откачки и ввода рабочей среды. В камере 1 на противоположной стороне от окна 2 размещен инициатор 3, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см. Технический результат достигается только в пределах вышеуказанных диапазонах. Радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Технический результат достигается только в пределах указанного размера.

Устройство состоит из камеры 1 с длиной = 20-22 см и внутренним диаметром ∅=9-10 см. Для возможности визуальной диагностики процесса камера может изготавливаться из кварца. Для ввода микроволнового излучения в торце камеры предусмотрено кварцевое окно 2 диаметром 7-8 см и толщиной 5-6 мм. Для откачки камеры и запуска в нее рабочей смеси предусмотрены патрубки 4 и 5 соответственно, которые находятся в противоположном торце от кварцевого окна 2. Для формирования плазмы в камере предусмотрен разрядный инициатор 3, который представляет из себя матрицу из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см. Радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Инициатор находится в противоположном от кварцевого окна торце камеры.

Способ заключается в откачке камеры через патрубок 4 до давления 0,5-1 мм рт.ст., запуске в нее метана (СН4) до давления 500 мм рт.ст. и углекислого газа до общего давления 1000 мм рт.ст. через патрубок 5. После этого в камере образуется гомогенная метан - углекислотная смесь. После этого в камеру через входное окно 2 вводится микроволновое излучение. После подачи в камеру микроволнового излучения, происходит образование плазмы на разрядном инициаторе 3, после чего плазма заполняет весь объем камеры.

За счет того, что плазма 6, возникая на разрядном инициаторе 3, начинает двигаться навстречу СВЧ-излучению в сторону входного окна 2 и перестает контактировать с инициатором 3, существуя при этом в объеме камеры. Кроме того, при работе в проточном режиме за счет возможности использования более высоких мощностей СВЧ-излучения производительность данного реактора значительно увеличивается.

Под действием этой плазмы происходило плазмохимическое некаталитическое превращение метан-углекислотной смеси в синтез-газ по реакции СН4+СO2=2СО+2Н2.

1. Устройство микроволновой плазмохимической конверсии метана в синтез-газ, характеризующееся тем, что содержит источник микроволновой энергии, рабочую камеру, при этом на одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, а на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды, причем в камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что боковые стенки камеры могут быть изготовлены из кварца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов и может быть использовано при получении уплотнений, прокладок, композиционных материалов, катализаторов, сорбентов.

Настоящее изобретение относится к установке получения метанола и к способу ее работы. Установка включает блок получения синтез-газа с устройством для его осушки и линиями подачи топлива, воды, углеводородного сырья, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и вывода сырого метанола.

Изобретение относится к способу утилизации метана из неконтролируемых источников, включающему предварительную очистку и выделение метана из метановоздушной смеси селективной абсорбцией, разложение метана в электрическом разряде на водород и ацетилен, выделение водорода из газовой смеси продуктов разложения.
Изобретение относится к области получения активного угля для производства водки и может быть использовано для получения активных углей для различных отраслей пищевой промышленности.

Изобретение может быть использовано в качестве абсолютно черного тела в измерительной технике, теплотехнике и теплофизике. Светопоглощающий материал, полученный без вспомогательных подложек методом CVD, содержит пучки мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм, обладает способностью к формованию в ленты толщиной не менее 2 мм и плотностью 0,4 г/см3 с коэффициентом светопоглощения около 99,9%.

Изобретение предназначено для энергетики и может быть использовано при получении дешевых и экономичных источников энергии. Устройство разложения воды на кислород и водород содержит емкость, выполненную из изоляционного материала и имеющую входное и выходное водяные отверстия.
Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении армирующих добавок для композиционных материалов и функциональных покрытий. Углерод-катализаторный композит измельчают до крупности -44 мкм и репульпируют в воде при соотношении Т : Ж = 1:3 при интенсивном перемешивании со скоростью вращения мешалки 200-1000 об/мин.

Изобретение относится к процессам получения синтез-газа путем конверсии углеводородов, а именно к процессам окислительной конверсии. Способ получения синтез-газа основан на горении смеси углеводородного сырья с окислителем с внутри одной или нескольких полостей, образованных материалом, проницаемым для смеси углеводородного сырья с окислителем, на внутреннюю поверхность которого нанесен каталитически активный компонент.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа посредством параллельного использования риформера с теплообменом и автотермического риформера. Способ включает (i) формирование смешанного потока исходных материалов, содержащего углеводородное сырье и водяной пар, (ii) предварительный нагрев смешанного потока с формированием предварительно нагретого смешанного потока, (iii) разделение предварительно нагретого смешанного потока на первый поток и второй поток, (iv) пропускание первого потока, содержащего углеводороды и водяной пар, в нагреваемые извне заполненные катализатором трубки в риформере с теплообменом, где имеют место реакции парового риформинга с генерированием первой смеси газов после риформинга, (v) пропускание второго потока, содержащего углеводороды и водяной пар, после дополнительной стадии нагрева в автотермический риформер, где его объединяют с газом-окислителем, содержащим свободный кислород, и подвергают воздействию автотермического риформинга с генерированием второй смеси газов после риформинга, (vi) смешивание второй смеси газов после риформинга и первой смеси газов после риформинга с формированием объединенной смеси газов после риформинга и (vii) использование объединенной смеси газов после риформинга для нагрева заполненных катализатором трубок в риформере с теплообменом с формированием частично охлажденной объединенной смеси газов после риформинга.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для производства водорода путем парциального окисления углеводородов с различным химическим составом.

Изобретение относится к способу очистки светлых нефтепродуктов, в частности дизельных топлив, и предназначено для повышения качества хранящихся и используемых нефтепродуктов путем уменьшения содержания механических примесей, смол, парафиновых углеводородов, серосодержащих соединений, повышения смазывающих и низкотемпературных свойств, а также оптимизации углеводородного состава.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения нанодисперсных оксидов металлов включает формирование реакционной смеси путем внесения нитратов металлов и карбамида в водную среду в стехиометрическом соотношении.
Изобретение может быть использовано для получения вяжущих веществ, применяемых в строительстве, медицине и фарфоро-фаянсовой промышленности. Способ переработки доломита включает воздействие на доломитовое сырье раствором серной кислоты с получением осадка в виде гипса и раствора сульфата магния.

Изобретение относится к модифицированным материалам из диоксида кремния, применяемым в качестве наполнителей для резинотехнических изделий, в качестве адсорбентов, загустителей консистентных смазок, носителей (подложек).

Изобретение может быть использовано для получения наноразмерных порошков элементов и их неорганических соединений методом «испарения - конденсации» в потоке газа.

Изобретение относится к обработке жидкостей электромагнитными импульсами и может быть использовано в теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве, медицине, быту и на транспорте.

Изобретение относится к системам обработки текучей среды от накипи и может быть использовано для предотвращения формирования накипи в содержащей текучую среду системе и/или для предотвращения роста бактерий внутри такой системы.

Изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений и нанотехнологиям и касается, в частности, способа получения полимерного материала, содержащего неорганические нано- или микрочастицы, который может найти применение в технике, например, в качестве: полимерных материалов с улучшенными механическими свойствами, газопроницаемых материалов, наполнителей резин, каучуков и нанокатализаторов.

Изобретение может быть использовано в производстве водородсодержащих наночастиц. Способ получения наночастиц металлов, насыщенных водородом, включает лазерную абляцию массивной металлической мишени, помещенной в жидкость с протонным типом проводимости.

Изобретение относится к очистке воды и может быть использовано для ее дезинфекции. Устройство (1) содержит источник (20) испускания ультрафиолетового света, вход (30) для ввода текучей среды в устройство (1), выход (40) для вывода текучей среды из устройства (1) и средства выпрямления потока, содержащие по меньшей мере один элемент (51, 52) выпрямления потока, имеющий входные отверстия для ввода текучей среды на одной стороне и выходные отверстия для вывода текучей среды на другой стороне.

Изобретение относится к устройству обработки газа, содержащему камеру, разделенную на несколько каналов (A, B, C, D, E, F), каждый из которых имеет вход (e) и выход (s) газа. При этом в каждом канале (A-F) расположена по меньшей мере одна лампа, генерирующая фотонное излучение (PH), в частности ультрафиолетовое излучение, при этом каждый канал (A-F) ограничен двумя перегородками, каждая из которых содержит: диэлектрическую стенку, фотокаталитический элемент, расположенный напротив диэлектрической стенки со стороны канала (A-F) и содержащий подложку, на которой находится фотокатализатор, первый электрод, расположенный напротив фотокаталитического элемента, и второй электрод, расположенный напротив диэлектрической стенки. Также изобретение относится к способу сборки устройства, системе обработки газов и способу обработки газов. Предложенное изобретение комбинирует действие ультрафиолетового излучения на фотокатализатор и холодной поверхностной плазмы. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к химии, в частности к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной конверсии метана в синтез-газ. Устройство содержит источник микроволновой энергии и рабочую камеру, при этом на одном торце рабочей камеры выполнено входное окно, через которое вводят микроволновое излучение, а на другом торце камеры размещены патрубки откачки и ввода рабочей среды. В камере на противоположной стороне от окна размещен инициатор, выполненный в виде матрицы из направленных навстречу микроволновому излучению проволочек диаметром 1-1,5 мм с шагом 3-4 мм и длиной 1-1,5 см, а радиальный размер инициатора больше или равен диаметру входного окна. Технический результат заключается в снижении теплового воздействия на инициатор и увеличении мощности микроволнового излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Наверх