способ получения углеродного материала

Формула изобретения

Способ получения углеродного материала, включающий сжигание части углеводородного сырья с производством электроэнергии из тепла, полученного при сжигании, разряд электроэнергии с получением плазмы, процесс пиролиза другой части углеводородного сырья в плазме с получением твердой фазы углеродного материала и газовой фазы, отличающийся тем, что при сжигании углеводородное сырье смешивают с газовой фазой, полученной в процессе пиролиза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке углеводородного сырья с получением из него углерода, который применяется в промышленности в качестве раскислителя высококачественных стальных расплавов, в электродных и пластических массах, а также в резинотехнических и лакокрасочных изделиях.

Известен способ получения углеродного материала [1] включающий термическое разложение (пиролиз) углеводородного сырья при давлении 0,102 МПа в плазме электрического разряда с получением твердой фазы углеродного материала и газообразной фазы, состоящей из водорода.

При осуществлении данного способа достигается практически полное извлечение углерода из углеводородного сырья.

Следует отметить, что производительность по углеродному материалу данного способа еще недостаточна для его широкого применения на газовых и нефтяных промыслах. Кроме того, сдерживающим фактором являются достаточно большие сбросы продуктов сгорания в атмосферу, т.е. низкая экологичность данного способа.

Изобретение решает задачу повышения производительности и экологичности.

Это достигается тем, что в известном способе получения углеводородного материала, включающем сжигание части углеводородного сырья с производством из тепла сжигаемого сырья электроэнергии, разряд электроэнергии с получением плазмы, процесс пиролиза другой части сырья в плазме с получением твердой фазы углеродного материала и газовой фазы, при сжигании углеводородного сырья последнее смешивают с газовой фазой, полученной в процессе пиролиза.

Смешивание при сжигании углеводородного сырья с газовой фазой, полученной в процессе пиролиза приводит:

к повышение общей теплотворной способности сжигаемого топлива за счет того, что газовая фаза состоит из водорода, у которого низкая теплотворная способность составляет 119 622 кДж/кг, что в 2,4 раза больше теплотворной способности углеводородного сырья, имеющего компонентный состав: CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂, C₆H₁₄, C₇H₁₆, C₈H₁₈, C₉H₂₀, C₁₀H₂₂, C₁₁H₂₂, N₂, CO₂, что приводит к уменьшению количества сжигаемого сырья и его общего количества, т.е. приводит к повышению производительности;

к повышению эффективности процесса сжигания топлива, повышается начальная температура сжигаемого топлива за счет того, что газовая фаза имеет температуру порядка 1100-1300^oC и приводит к уменьшению количества сжигаемого сырья и общего количества сырья, т.е. увеличивает производительность;

к уменьшению общего количества углеводородного сырья, затрачиваемого на получение углеродного материала, за счет уменьшения доли сжигаемого углеводородного сырья, т.е. повышается производительность;

к уменьшению количества сбрасываемых вредных продуктов сгорания в атмосферу за счет уменьшения доли сжигаемого углеводородного сырья, а сгорание газовой фазы, состоящей из водорода, повышает долю паров воды в продуктах сгорания и, как следствие, уменьшает в этих продуктах концентрации диоксида углерода CO₂, и других веществ, загрязняющих атмосферу.

Пример. Часть углеводородного сырья природный газ, состоящий из CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂, C₆H₁₄, C₇H₁₈, C₉H₂₂, C₁₁H₂₄, N₂, CO₂, подают в пароэлектрогенератор 1 (см. чертеж), в котором производится из тепла сжигаемого сырья электроэнергия, а разрядом в плазмотроне 2 создают плазму. В плазмотрон 2 подают другую часть углеводородного сырья, которая в плазме электрического разряда разлагается на твердую фазу углеродного материала и газовую фазу, состоящую из водорода. Полученную газовую фазу подают на сжигание в пароэлектрогенератор 1, при этом ее смешивают в эжекторной горелке 4 с углеводородным сырьем. Из плазмотрона 2 твердую фазу полученного углеродного материала периодически удаляют в сепаратор-накопитель 5.

Таким образом, изобретение позволяет улучшить экологию и увеличить производительность процесса.