等離子體反應(yīng)器與分解烴流體的方法
【專利摘要】在分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(1)中，將減少或完全防止C顆粒的沉積。為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，描述一種分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(1)，其包括：反應(yīng)器腔室(2)，其由反應(yīng)器壁(3，3a)封閉且具有至少一個(gè)烴流體入口(5)以及至少一個(gè)出口(15)；以及等離子體燃燒器(7)，具有至少兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，其各自具有固定至反應(yīng)器壁(3b)的底座部分(9)以及突出至反應(yīng)器腔室(2)中且具有自由末端的燃燒器部分(11)。烴流體入口(5)展開至反應(yīng)器腔室(2)中以使得自烴流體入口流出的烴流體沿著至少一個(gè)電極在反應(yīng)器壁與電極之間的空間中流動(dòng)至燃燒器部分的自由末端(12)。所述流體的高流率藉此得以實(shí)現(xiàn)，且進(jìn)入的流體的流動(dòng)方向被引導(dǎo)遠(yuǎn)離烴流體入口(5)。
【專利說明】
等離子體反應(yīng)器與分解烴流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是關(guān)于分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器以及操作等離子體反應(yīng)器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖5描繪已知等離子體反應(yīng)器1、其在1990年代用作用于生產(chǎn)碳粒(或稱為C顆粒)的測(cè)試反應(yīng)器?，F(xiàn)有等離子體反應(yīng)器V包括反應(yīng)器腔室2'，其由具有下方部分3a'及蓋3b'的反應(yīng)器壁3'封閉。反應(yīng)器腔室2'為實(shí)質(zhì)上圓柱狀的，且具有中心軸V。多個(gè)烴流體入口 5'設(shè)置于圓柱狀外壁上，用于在徑向方向上引導(dǎo)烴流體。包括細(xì)長(zhǎng)電極(其未被詳細(xì)展示)的等離子體燃燒器7'固定至反應(yīng)器壁3'的蓋31/。等離子體燃燒器7'具有固定至反應(yīng)器壁3'的蓋3b'的底座部分9'。在與底座部分9'相對(duì)的等離子體燃燒器7'的另一末端處，等離子體燃燒器7'具有突出至反應(yīng)器腔室2'中的燃燒器部分If。在與等離子體燃燒器7'相對(duì)的反應(yīng)器腔室2'的另一末端處，等離子體反應(yīng)器V具有出口 15'，其中自進(jìn)入的烴流體的裂解產(chǎn)生的物質(zhì)可經(jīng)由出口 15'而逸出。在已知的等離子體反應(yīng)器V的操作中，等離子體13'形成于燃燒器部分If的附近。烴流體是在朝向等離子體13'的方向上經(jīng)由烴流體入口5'而引入。烴流體在不存在氧氣的情況下且在高達(dá)2000°C的操作溫度下分解為氫氣及C顆粒，而氫氣及C顆粒以H2/C氣溶膠(aerosol)的形式自等離子體反應(yīng)器的出口 15'排出。
[0003]自US5 481 080 A，已知一種等離子體燃燒器，其具有被配置為相互同軸的兩個(gè)或超過兩個(gè)管狀電極。用于引入將由等離子體處理的氣體的進(jìn)氣管同軸配置于內(nèi)部管狀電極內(nèi)。進(jìn)氣管終止于會(huì)在系統(tǒng)操作時(shí)形成等離子體弧的兩個(gè)管狀電極的自由末端附近。
[0004]已知等離子體反應(yīng)器會(huì)出現(xiàn)以下問題。在烴流體入口5'處存在碳沉積物的堆積，而碳沉積物一方面可能阻塞入口且另一方面可能導(dǎo)致不再可用于正產(chǎn)生的H2/C氣溶膠的大塊碳或C顆粒。為了防止烴在離開烴流體入口 5'之后立即分解并因而導(dǎo)致沉積物，烴流體入口5'配置于相對(duì)于等離子體13'的足夠大的距離dl處。此外，反應(yīng)器壁3'由于高操作溫度而必須遠(yuǎn)離等離子體13'而定位，以便減小反應(yīng)器壁3'上的熱負(fù)載。因此，反應(yīng)器腔室2'必須為特定大小，如此導(dǎo)致在等離子體弧與反應(yīng)器腔室的上方部分之間存在未使用的自由空間171參見圖5)。熱氫氣尤其累積于自由空間17'中，且如此導(dǎo)致大量熱損耗。此外，在此區(qū)域中存在大量熱積聚，從而導(dǎo)致高達(dá)2500°C的溫度。尤其由于不同的熱膨脹系數(shù)以及因不同的熱膨脹系數(shù)所致的材料中的應(yīng)力，這些高溫對(duì)電極以及反應(yīng)器壁的材料造成實(shí)質(zhì)性的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目標(biāo)為提供一種不產(chǎn)生或較少產(chǎn)生C顆粒的沉積物的等離子體反應(yīng)器。此目標(biāo)通過如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器、如權(quán)利要求7所述的操作等離子體反應(yīng)器的方法以及如權(quán)利要求10所述的用于生產(chǎn)合成烴的設(shè)施來實(shí)現(xiàn)。
[0006]本文所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器包括:反應(yīng)器腔室，其由反應(yīng)器壁封閉且包括至少一個(gè)烴流體入口以及至少一個(gè)出口 ；以及等離子體燃燒器，包括至少兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，其各自具有固定至所述反應(yīng)器壁的底座部分以及突出至所述反應(yīng)器腔室中且具有自由末端的燃燒器部分。所述烴流體入口展開至所述反應(yīng)器腔室中以使得自所述烴流體入口流出的烴流體沿著至少一個(gè)電極在所述反應(yīng)器壁與所述電極之間的空間中流動(dòng)至所述燃燒器部分的所述自由末端。通過烴流體入口的此種配置，可減少乃至完全防止C顆粒的沉積物，此是因?yàn)榱黧w的高流率得以實(shí)現(xiàn)且進(jìn)入的流體的流動(dòng)方向被引導(dǎo)遠(yuǎn)離烴流體入口。
[0007]較佳地，所述烴流體入口與所述底座部分之間的距離小于所述烴流體入口與所述自由末端之間的距離。等離子體位于所述等離子體燃燒器的所述自由末端處且也產(chǎn)生輻射熱。因?yàn)樗鰺N流體入口配置于所述底座部分附近，所以所述入口由所述等離子體燃燒器的本體屏蔽而免受輻射熱。
[0008]有利地，所述等離子體燃燒器包括一個(gè)配置于另一個(gè)內(nèi)的兩個(gè)管狀電極;且所述烴流體入口在徑向方向上配置于外部管狀電極外。在使用經(jīng)久耐用的管狀電極時(shí)，此種配置是有利的。
[0009]所述烴流體入口較佳經(jīng)對(duì)準(zhǔn)以使得自所述烴流體入口流出的所述烴流體在與所述電極的縱向范圍相同的方向上流動(dòng)。所述電極的過熱以及所述反應(yīng)器的上方區(qū)域中的熱物質(zhì)的累積藉此得以避免。流入的烴流體也充當(dāng)反應(yīng)器壁的熱屏蔽。
[0010]較佳地，所述烴流體入口以及所述出口配置于所述反應(yīng)器腔室的相對(duì)末端處。因此，在沿著所述等離子體燃燒器自所述烴流體入口至所述出口的方向上存在流動(dòng)，且反應(yīng)時(shí)間由于熱區(qū)的改良的利用而減少。
[0011]有利地，所述烴流體入口具有冷卻的入口通道以便降低C顆粒的沉積的可能性。
[0012]本文所述的根據(jù)實(shí)施例的操作等離子體反應(yīng)器的方法實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo)在于，烴流體相對(duì)于反應(yīng)器腔室的容積以500至10001/小時(shí)的空間速率穿過所述反應(yīng)器腔室。高流率因此對(duì)抗C顆粒的沉積。
[0013]較佳地，在此方法中，沿著等離子體燃燒器自底座部分朝向自由末端而引導(dǎo)烴流體。電極的過熱以及反應(yīng)器的上方區(qū)域中的熱物質(zhì)的累積藉此得以避免。流入的烴流體也充當(dāng)反應(yīng)器壁的熱屏蔽。
[0014]在所述方法中，有利地，以15至40巴、較佳18至22巴的壓力引入烴流體?？蓧嚎s的氣態(tài)氫形成于反應(yīng)器腔室中。此外，若烴流體為氣體(例如，天然氣)，則此氣體也為可壓縮的。可在前述壓力下在反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高密度的氣態(tài)物質(zhì)，藉此導(dǎo)致等離子體反應(yīng)器的較高產(chǎn)量能力。因此，可在較高壓力下使用較小反應(yīng)器容積，藉此在制造及操作期間提供機(jī)械穩(wěn)定的反應(yīng)器容積及成本節(jié)省的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]上述等離子體反應(yīng)器以及上述方法在用于生產(chǎn)合成烴的設(shè)施中提供優(yōu)點(diǎn)，所述設(shè)施包括:根據(jù)上述實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器，用于將烴流體分解為碳及氫氣;C轉(zhuǎn)化器，用于實(shí)現(xiàn)(a)將碳與CO2轉(zhuǎn)化為CO或(b)將碳與H2O轉(zhuǎn)化為C0/H2氣體混合物的制程，其中所述C轉(zhuǎn)化器包括至少一個(gè)處理空間，其具有針對(duì)CO2或H2O的至少一個(gè)輸入、至少一個(gè)氣溶膠輸入以及針對(duì)自所述轉(zhuǎn)化制程產(chǎn)生的合成氣體的至少一個(gè)C轉(zhuǎn)化器輸出。所述C轉(zhuǎn)化器的所述氣溶膠輸入連接至所述等離子體反應(yīng)器的輸出。所述設(shè)施也包括CO轉(zhuǎn)化器，其中所述CO轉(zhuǎn)化器具有配置觸媒的處理空間、用于自所述C轉(zhuǎn)化器引入所述合成氣體使之與所述觸媒接觸的其他構(gòu)件以及用于將所述觸媒和/或所述合成氣體的溫度控制或調(diào)節(jié)為預(yù)定溫度的控制單元。在所述等離子體反應(yīng)器、所述C轉(zhuǎn)化器以及所述CO轉(zhuǎn)化器中以15至40巴且尤其18至25巴的操作壓力為主。因此可實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)施的高產(chǎn)量能力。此外，所述設(shè)施可直接附接至氣體管線。
【附圖說明】
[0016]在下文中，參看附圖，通過較佳例示性實(shí)施例來描述本發(fā)明以及其他細(xì)節(jié)與優(yōu)點(diǎn)。
[0017]圖1為根據(jù)本揭露的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器，其包括針對(duì)通過分解制程而獲得的物質(zhì)的輸出。
[0018]圖2為根據(jù)本揭露的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器，其具有針對(duì)通過分解制程而獲得的物質(zhì)的多個(gè)輸出。
[0019]圖3為根據(jù)本揭露的等離子體反應(yīng)器的烴流體入口。
[0020]圖4為根據(jù)本揭露的使用等離子體反應(yīng)器的用于生產(chǎn)合成烴的設(shè)施。
[0021 ]圖5為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在下文描述中，術(shù)語“頂部”、“底部”、“右側(cè)”及“左側(cè)”以及類似術(shù)語相關(guān)于附圖所示的定向及配置且僅欲描述實(shí)施例。這些術(shù)語可表示較佳配置，但不欲為限制性的。在本說明書的上下文中，術(shù)語“經(jīng)流體”意謂含有烴的流體(氣體、氣溶膠、液體)。
[0023]根據(jù)本揭露的等離子體反應(yīng)器I包括反應(yīng)器腔室2，其由具有下方部分3a及蓋3b的反應(yīng)器壁3封閉。反應(yīng)器腔室2也可在除附圖所示的位置之外的位置處劃分。反應(yīng)器腔室2為實(shí)質(zhì)上圓柱狀的，且具有中心軸4。具有細(xì)長(zhǎng)電極(未詳細(xì)展示)的等離子體燃燒器7固定至反應(yīng)器壁3的蓋3b。等離子體燃燒器7具有固定至反應(yīng)器壁3(此處，特定言之，為蓋3b)的底座部分9。在與底座部分9相對(duì)的等離子體燃燒器7的另一末端處，等離子體燃燒器7在電極的自由末端12處包括突出至反應(yīng)器腔室2中的燃燒器部分11。可由等離子體控制元件14(例如，通過磁力)控制的等離子體13形成于電極之間。在與等離子體燃燒器7相對(duì)的反應(yīng)器腔室2的另一末端處，等離子體反應(yīng)器I具有出口 15，其中自進(jìn)入的烴流體的分解產(chǎn)生的物質(zhì)可經(jīng)由出口 15而逸出。出口 15在流動(dòng)方向上配置于反應(yīng)器腔室2的相對(duì)末端處。
[0024]此外，等離子體反應(yīng)器I包括烴流體入口5，其配置于等離子體燃燒器7的底座部分9的附近。烴流體入口 5展開至反應(yīng)器腔室2中以使得自烴流體入口 5流出的烴流體在朝向電極的自由末端的方向上流動(dòng)至反應(yīng)器壁3與等離子體燃燒器7的電極之間的自由空間17中。由于本文所述的等離子體燃燒器7的底座部分9的附近的烴流體入口 5的配置，相對(duì)于等離子體13維持了足夠間距d2(參見圖1及圖2)。即使反應(yīng)器腔室2的內(nèi)部較小(例如，在圓柱狀反應(yīng)器腔室的狀況下，為較小直徑)，等離子體13與烴流體入口 5之間的距離d2可仍大于現(xiàn)有技術(shù)中的等離子體反應(yīng)器V中的距離dl?？梢虼朔乐篃N流體入口5處的C顆粒的沉積。烴流體入口 5可如圖3所說明而冷卻。烴流體入口 5具有由入口壁21圍繞的入口孔19。入口壁21由冷卻通道23圍繞，且可充當(dāng)反應(yīng)器腔室2的熱絕緣層。在操作中，冷卻劑如箭頭25所示流經(jīng)冷卻通道23。此外，烴流體如箭頭27所示流經(jīng)入口孔19。由于穿過其中而引導(dǎo)的冷卻劑以及烴流體，烴流體入口 5顯著冷卻至烴的分解溫度以下，且C顆粒的沉積的可能性變得更小。
[0025]附圖中未詳細(xì)展示的電極較佳為管狀電極或管式電極，所述電極其中一個(gè)配置于另一個(gè)內(nèi)，諸如自US 5 481 080 A(參見上文)所知。在管式電極的狀況下，進(jìn)入的烴流體沿著電極(即，沿著外部電極)流動(dòng)。在管式電極的狀況下，烴流體入口 5在徑向方向上配置于外部管狀電極外。然而，也可預(yù)想到使用兩個(gè)棒式電極，例如，彼此靠近配置的兩個(gè)棒式電極。在棒式電極的狀況下，烴流體沿著兩個(gè)或超過兩個(gè)電極朝向其自由末端流動(dòng)。因此，無論等離子體反應(yīng)器I為何種類型，烴流體皆可在反應(yīng)器腔室2與等離子體燃燒器7之間沿著至少一個(gè)電極流動(dòng)至空間17中。
[0026]較佳將H2用作等離子體氣體在電極之間形成等離子體弧13，此是因?yàn)槌鲈谌魏螤顩r下皆自分解烴的制程產(chǎn)生。然而，任何其他適當(dāng)氣體可被選為等離子體氣體，例如，諸如氬氣或氮?dú)獾亩栊詺怏w，其中惰性氣體不會(huì)在等離子體弧中影響或參與反應(yīng)或裂解制程。
[0027]具有多個(gè)出口15的等離子體反應(yīng)器I展示于圖2中。第一出口 15-1經(jīng)設(shè)置以如同圖1排出H2/C氣溶膠。出/(:氣溶膠的一部分可同樣經(jīng)由第二出口 15-2而排出，此部分例如用于另一反應(yīng)器或制程中。然而，較佳地，僅氫氣H2經(jīng)由第二出口 15-2而排出，其中第二出口 15-2是經(jīng)設(shè)計(jì)以使得氣態(tài)氫出與固態(tài)C顆粒分開。
[0028]在等離子體反應(yīng)器I操作時(shí)，等離子體13在燃燒器部分11的附近形成于電極之間。等離子體13通常具有介于600°C與2000°C之間的溫度。烴流體(較佳為天然氣)在不存在氧氣的情況下在等離子體13的方向上經(jīng)由烴流體入口 5而被引導(dǎo)至反應(yīng)器腔室2中。烴流體經(jīng)引入以使得在操作中在反應(yīng)器腔室2中達(dá)到高空間速率(單位為I/小時(shí)；與反應(yīng)器腔室2的容積(立方米)相關(guān)的烴流體的流率(立方米/小時(shí)))。特定言之，考慮500至10001/小時(shí)的空間速率。由于引入的物質(zhì)的高空間速率以及因此的高流率，額外減小在烴入口 5上以及烴入口 5附近沉積固體或C顆粒的威脅。
[0029]此外，反應(yīng)器壁3與等離子體燃燒器7之間的自由空間17由流入的烴流體冷卻。在等離子體反應(yīng)器I的狀況下，自由空間17可顯著小于現(xiàn)有技術(shù)的等離子體反應(yīng)器V中的自由空間。因此，反應(yīng)器腔室2可具有較小內(nèi)部(在圓柱狀反應(yīng)器腔室2的狀況下，為較小直徑)，藉此允許反應(yīng)器腔室2具有較堅(jiān)固的構(gòu)造。堅(jiān)固的反應(yīng)器腔室2對(duì)于高操作壓力是有利的。
[0030]由于本文所展示的烴流體入口5的配置，進(jìn)入的烴流體的流動(dòng)方向得以維持，此是因?yàn)槌隹?15在流動(dòng)方向上配置于反應(yīng)器腔室2的相對(duì)末端處。因此，可能導(dǎo)致操作問題的自由空間17中的熱物質(zhì)的累積通過流入的烴流體而得以預(yù)防。此也減小污染的威脅，此是因?yàn)镃顆粒通過流入的烴流體而被驅(qū)動(dòng)向出口 15。
[0031]烴流體一進(jìn)入分解溫度為主的接近等離子體13的區(qū)域，烴流體中所含有的烴便分解為C顆粒以及氣態(tài)氫Hs。分解溫度取決于正引入的烴，且在例如天然氣的狀況下，大于6000C。氫氣出及(:顆粒以H2/C氣溶膠的形式自等離子體反應(yīng)器的出口 15排出。
[0032]有利地，到達(dá)烴流體入口的烴流體處于18至25巴的壓力下。在此狀況下，等離子體反應(yīng)器I可直接連接至天然氣管線，此是因?yàn)楣芫€中的壓力大致上處于此范圍中。當(dāng)系統(tǒng)操作時(shí)，同樣在反應(yīng)器腔室2中以約18至25巴的壓力為主。在此壓力下，諸如氣態(tài)氫及天然氣的氣體成分(例如)經(jīng)壓縮以使得密度變高且產(chǎn)量可得以改良。
[0033]根據(jù)圖2的等離子體反應(yīng)器I的操作實(shí)際上與上文所述相同。僅有的差異在于氫氣H2的一部分經(jīng)由第二出口 15-2移除。第二出口 15-2經(jīng)配置以使得C顆粒僅可困難地到達(dá)第二出口 15-2或根本不到達(dá)第二出口 15-2。此可(例如)通過曲徑配置或通過配置第二出口15-2以使得其相對(duì)于烴流體或H2/C氣溶膠的流動(dòng)方向呈直角而實(shí)現(xiàn)。舉例而言，第二出口15-2可相對(duì)于中心軸4且因此相對(duì)于總體流動(dòng)方向以90°的角度配置(如圖2所示)。第二出口 15-2也可以與總體流動(dòng)方向相反的角度配置，S卩，經(jīng)定向以便在圖2中向右上角傾斜。
[0034]圖4展示用于生產(chǎn)合成烴的設(shè)施30，且包括如上所述的等離子體反應(yīng)器1、用于(a)將碳與CO2轉(zhuǎn)化為CO或(b)將碳與H2O轉(zhuǎn)化為C0/H2氣體混合物的C轉(zhuǎn)化器32以及用于產(chǎn)生合成官能化和/或非官能化烴的CO轉(zhuǎn)化器34X轉(zhuǎn)化器32包括至少一個(gè)處理空間，其具有針對(duì)CO2或H2O的至少一個(gè)輸入、至少一個(gè)氣溶膠輸入以及針對(duì)自轉(zhuǎn)化制程(a)或(b)產(chǎn)生的合成氣體的至少一個(gè)C轉(zhuǎn)化器輸出。C轉(zhuǎn)化器32的氣溶膠輸入連接至等離子體反應(yīng)器I的輸出15或15-1且接收H2/C氣溶膠。C轉(zhuǎn)化器32中的C顆粒的轉(zhuǎn)化根據(jù)以下方程式中的任一個(gè)來實(shí)現(xiàn):
[0035](a)C02+C—2C0 或
[0036](b)C+H20—C0+H2。
[0037]通過來gH2/C氣溶膠的出，此導(dǎo)致由CO及出組成的合成氣體。舉例而言，⑶轉(zhuǎn)化器34通過費(fèi)雪-闕布希(Fischer-Tropsch)法(特定言之，通過SMDS法)來實(shí)施轉(zhuǎn)化合成氣體的制程。或者，通過柏吉斯-皮爾(Bergius-Pier)法、皮爾(Pier)法或皮爾法與MtL法(MtL=甲醇至液體)的組合來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化合成氣體的制程。CO轉(zhuǎn)化器34具有配置觸媒的處理空間、用于自C轉(zhuǎn)化器32引入合成氣體使之與觸媒接觸的其他構(gòu)件以及用于將觸媒和/或合成氣體的溫度控制或調(diào)節(jié)為預(yù)定溫度的控制單元。烴流體例如為天然氣或類似氣體，在設(shè)施30操作時(shí)，所述氣體在無壓力的任何改變的情況下以15至40巴且特定言之18至25巴的壓力pi自(天然氣)管線直接遞送至等離子體反應(yīng)器I。在等離子體反應(yīng)器I的反應(yīng)器腔室2中以相同壓力Pl為主。以相同壓力(壓力p2 = pl)將自等離子體反應(yīng)器I排出的H2/C氣溶膠饋送至C轉(zhuǎn)化器32中，且在850至1700°C的溫度下與⑶2或H2O混合以產(chǎn)生合成氣體(CO及H2)。接著以相同壓力(壓力p3 = p2 = pl)將合成氣體引入至CO轉(zhuǎn)化器34中，且根據(jù)上述制程中的任一個(gè)而轉(zhuǎn)化為合成烴。接著(以約I巴的較低環(huán)境壓力P4)自設(shè)施移除合成烴。因此自等離子體反應(yīng)器I直至CO轉(zhuǎn)化器34以15至40巴(尤其為18至25巴)的實(shí)質(zhì)上相同的操作壓力為主。
[0038]可概括，可用本文所述的等離子體反應(yīng)器I而實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn):防止C顆粒的沉積物；利用等離子體13上方的反應(yīng)器區(qū)域(自由空間17，其先前為熱死容積(thermalIy deadvolume));反應(yīng)器的上方區(qū)域未過熱，此是因?yàn)榱魅氲臒N流體使電極以及反應(yīng)器壁冷卻;流入的烴流體充當(dāng)反應(yīng)器壁3的熱屏蔽;反應(yīng)器腔室可由陶瓷(例如，Al2O3)制成；資本支出可降低;通過良好地利用由等離子體產(chǎn)生的熱，電力消耗降低;反應(yīng)器容積減小;沿著等離子體燃燒器7在自入口 5至出口 15的方向上引導(dǎo)流動(dòng)的原理由于熱區(qū)的改良的利用而減少反應(yīng)時(shí)間。
[0039]已基于較佳例示性實(shí)施例來描述本發(fā)明，其中所描述的例示性實(shí)施例的個(gè)別特征可彼此自由地組合和/或可替換為另一個(gè)，只要所述特征是相容的。以相同方式，可省略所描述的例示性實(shí)施例的個(gè)別特征，只要所述特征并不是基本的。對(duì)于熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)的而言，許多修改及實(shí)施是可行且明顯的，而不偏離本發(fā)明的范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，包括: 反應(yīng)器腔室(2)，其由反應(yīng)器壁(3、3a、3b)封閉且具有至少一個(gè)烴流體入口(5)以及至少一個(gè)出口(15、15-1、15-2);以及 等離子體燃燒器(7)，具有至少兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)的電極，所述電極各自包括固定至所述反應(yīng)器壁(3、3a、3b)的底座部分(9)以及突出至所述反應(yīng)器腔室(2)中且具有自由末端(12)的燃燒器部分(11); 其中所述烴流體入口( 5)展開至所述反應(yīng)器腔室(2)中以使得自所述烴流體入口( 5)流出的烴流體沿著至少一個(gè)所述電極在所述反應(yīng)器壁(3、3a、3b)與所述電極之間的空間(17)中流動(dòng)至所述燃燒器部分(11)的所述自由末端(12)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，其中所述烴流體入口(5)與所述底座部分(9)之間的距離小于所述烴流體入口(5)與所述自由末端(12)之間的距離。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，其中所述等離子體燃燒器(7)包括一個(gè)配置于另一個(gè)內(nèi)的兩個(gè)管狀電極;且其中，所述烴流體入口(5)在徑向方向上配置于外部管狀電極外。4.根據(jù)前述中任一項(xiàng)所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，其中所述烴流體入口(5)在所述電極的延伸方向上對(duì)準(zhǔn)。5.根據(jù)前述中任一項(xiàng)所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，其中所述烴流體入口( 5)以及所述出口( 15、15-1、15-2)配置于所述反應(yīng)器腔室(2)的相對(duì)末端處。6.根據(jù)前述中任一項(xiàng)所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，其中所述烴流體入口(5)包括冷卻的入口通道(19)。7.—種操作分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器的方法，所述分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器為如前述中任一項(xiàng)所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，其中相對(duì)于所述反應(yīng)器腔室(2)的容積以500至10001/小時(shí)的空間速率將烴流體引導(dǎo)穿過所述反應(yīng)器腔室(2)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器的方法，其中沿著所述等離子體燃燒器(7)自所述底座部分(9)朝向所述自由末端(12)而引導(dǎo)所述烴流體。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的操作分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器的方法，其中以18至22巴的壓力將所述烴流體弓I入至所述反應(yīng)器腔室(2)中。10.一種用于生產(chǎn)合成烴的設(shè)施，包括: 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的分解烴流體用的等離子體反應(yīng)器(I)，用于將烴流體分解為碳及氫氣； C轉(zhuǎn)化器(32)，用于實(shí)現(xiàn)(a)將碳與⑶2轉(zhuǎn)化為CO或(b)將碳與H2O轉(zhuǎn)化為⑶/H2氣體混合物的制程， 其中所述C轉(zhuǎn)化器(32)包括具有針對(duì)CO2或H2O的至少一個(gè)輸入的至少一個(gè)處理空間、至少一個(gè)氣溶膠輸入以及針對(duì)自轉(zhuǎn)化制程產(chǎn)生的合成氣體的至少一個(gè)C轉(zhuǎn)化器輸出，其中所述C轉(zhuǎn)化器(32)的所述氣溶膠輸入連接至所述等離子體反應(yīng)器(I)的所述輸出(15、15-1);以及 CO轉(zhuǎn)化器(34)，包括配置觸媒的處理空間、用于自所述C轉(zhuǎn)化器(32)引入所述合成氣體使之與所述觸媒接觸的其他構(gòu)件以及用于將所述觸媒和/或所述合成氣體的溫度控制或調(diào)節(jié)為預(yù)定溫度的控制單元； 其中在所述等離子體反應(yīng)器(I)、所述C轉(zhuǎn)化器(32)以及所述CO轉(zhuǎn)化器(34)中以15至40巴且特定言之18至25巴的操作壓力為主。
【文檔編號(hào)】B01J19/08GK105934273SQ201480074111
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年12月5日
【發(fā)明人】歐拉芙·庫爾
【申請(qǐng)人】Ccp技術(shù)有限公司