Спосіб отримання водню і чадного газу із водно-вугільної суспензії

1. Спосіб отримання водню і чадного газу із водно-вугільної суспензії, що включає підготовку та газифікацію водно-вугільної суспензії, який відрізняється тим, що газифікацію відходів ведуть 3 50879 ної суспензії (патент РФ № 2047650, кл. С 10 J 3/18, 1993 p.) - прототип. Недоліком даного способу є складність технологічного процесу, який проводиться в три стадії, з попереднім підігрівом водовугільної суспензії до 500-600 К, паралельним спалюванням частини синтез-газу і використанням синтез-газу, який виводиться з плазмореактора, нагрітого до температур 2500-3000 К з метою нагріву та проведення 1ої та 11-ої стадії газифікації в температурному діапазоні 1200-1400К. Для поставленої цілі достатньо використати тепло, що акумулюється в синтез-газі, який виводиться з плазмореактора. Технологічна складність полягає в тому, що для реалізації 111-ої стадії газифікації потрібні спеціальні матеріали, стійкі до впливу високої температури (2500-3000 К) в хімічно-агресивному середовищі (СО2, Н2О і т.п,). Також, в прототипі не вказано співвідношення вугілля і води в водовугільній суспензії, що переробляється, та співвідношення використання метанолової води з добавками поверхнево-активних сполук (алкілоамідами), що приводить до ускладнень і дороговизни даного технологічного процесу, використання яких не доцільно для отримання синтез-газу. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлене завдання спрощення технології та підвищення ефективності процесу отримання синтезгазу з покращеними властивостями. Поставлене завдання досягається тим, що в способі, який заявляється, вуглеводневу сировину піддають дії електричного розряду, за допомогою високотемпературної плазми повністю стерилізуЕлемент Вуглеводороди Окис вуглерода Окис азоту Діоксид вуглерода Кисень 4 ють при дії високої температури в декілька тисяч градусів, дуже сильного ультрафіолетового випромінювання плазмової дуги та потужного магнітного поля в зоні горіння електричного розряду, перетворюючи сировину в екологічно чистий горючий газ. Запропонована корисна модель забезпечує захист навколишнього середовища за рахунок не потрапляння рідких, твердих та газоподібних викидів в атмосферу, тому, що в способі, що заявляється, не додається ніяких хімічних препаратів, оскільки, при переробці, забруднені рідкі відходи повністю стерилізуються за рахунок високої температури >3500°С та дуже сильного ультрафіолетового випромінювання плазмової дуги. Як показали проведені дослідження спосіб, що заявляється, дає змогу отримати синтез-газ, який може бути використаний у виробництві автомобільного палива. Були проведені випробування на автомобілях високого класу. Молекулярна структура газу представлена наступними хімічними сполуками: Н2 40-45%, СО 5560%, СО2 1-2%. Ці прості речовини та індивідуальні атоми водню, кисню та вуглеводу об'єднані в кластери з малими та великими молекулярними вагами. При горінні газу спочатку руйнуються магнітні кластери, потім активуються звичайні хімічні реакції окислення. Тому, продукти згорання мають звичайну хімічну структуру. Теплотворна здатність газу залежить від сорту вугілля (вуглеводу), з якого він виробляється. В таблиці 1 наведені результати цих випробувань. Синтез-газ Природній газ Паливо 0,026 г/милю 0,262 г/милю 0,281 г/милю 235 г/милю 9% - 0,7% 0,380 г/милю 5,494 г/милю 0,7632 г/милю 646,50 г/милю 0,5% - 0,7% 0,234 г/милю 1,965 г/милю 0,247 г/милю 458,65 г/милю 0,5% - 0,7% Наведені дані в таблиці вказують на неперевершеність синтетичного газу за чистотою вихлопу. До складу газу не входять тяжкі вуглеводороди, тому, що він виникає при температурі >3500 °С, вуглеводороди у вихлопних газах є результатом згорання масла, яке використовується для змазування двигунів, а окис вуглеводу являється компонентом палива. Порівняльні характеристики випробування в різних режимах (прискорення, повне навантаження та ін.) показали, що потужність двигуна, при роботі на зжатому синтетичному газі або на зжатому природному газі повністю еквівалентні. Результати споживання палива показали, що 1 літр бензину еквівалентний 1,0 - 1,3 нм3 синтетичного газу. Рішення поставленої задачі досягається тим, що пропонується спосіб, який проводиться у замкнутій камері (реактор) 1, з електродами 3, між якими виникає дуговий розряд, циркуляційний насос 2, який перекачує рідину через електричний Прийнятий стандарт 0,41 г/милю 3,40 г/милю 1,00 г/милю немає немає розряд постійного або змінного струму, теплообмінник 4, ресивер 5 для отримання синтез-газу. Наведена схема (див. Фіг.) пояснює конструктивні особливості установки, за допомогою якої реалізується спосіб отримання водню і чадного газу із водовугільної суспензії, що заявляється. Фігура креслення наведена лише для ілюстрації заявленого способу корисної моделі. Спосіб, що розглядається, реалізується наступним чином. В замкнуту камеру (реактор) 1 загружають колоїдний розчин вугілля з водою у співвідношенні 50%-50%, (надалі рідина). Електроди 3, між якими виникає дуговий розряд, знаходяться всередині реактора 1 та занурені в рідину. На електричну дугу подається напруга від випрямляча потужністю 50 кВт (однодуговий модуль), або 100 кВт (двохдуговий модуль). Рідина за допомогою циркуляційного насосу 2 перекачується через електричний розряд постійного або змінного струму, досягаючи максимальної температури. При цьому, фракція 5 50879 рідини за допомогою плазмової дуги повністю стерилізуються при дії високої температури >3500°С та дуже сильного ультрафіолетового випромінювання плазмової дуги, перетворюючись в екологічно чистий горючий газ. За рахунок циркуляції виникає сильне магнітне поле, що дозволяє рухати дугу в поперечному до потоку направленні. Температура в електричній дузі зростає до декількох тисяч градусів. Таким чином, дуга в потоці стає самоврівноваженою саморегулюючою системою, завдяки поперечному потоку рідини, і її можна розглядати не тільки як потужний перетворювач електричної енергії в тепло, а ще, як ефективний перетворювач електричної енергії в енергію магнітного поля. Температура у декілька тисяч градусів та потужне магнітне поле в зоні горіння електричного розряду перетворює електронні орбіти з'єднань вуглероду, кисню та водню в плазму, яка циркулює навколо електричної дуги, що призводить до виникнення молекул, які вимиваються у вигляді плазми та застигають, потім з'єднаються в кластери завдяки присутності в них власного магнітного поля. Кластери стабільні при звичайних умовах та не потребують додаткових умов для зберігання газу в порівнянні з природнім газом. Отриманий газ легше повітря, не займається від удару, що робить його безпечним для використання. На величину магнітного поля має вплив поперечний потік рідини, яка подається циркуляційним насосом 2. Газ в пузирях підіймається на поверхню, очищується від парів води, охолоджується в теплообміннику 4. Охолоджений та очищений паливний газ попадає в ресивер 5, звідки закачується в балони. У відповідності з принципом Ле-Шательє, при зміні динамічного напору потоку рідини в результаті процесів саморегулювання в дузі, її характе Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 ристики змінюються таким чином, щоб ослабити ефект зовнішньої сили. В порівнянні з побутовими зварювальними дугами індукція такого магнітного поля помітно більша та виконує функцію не тільки як струм, а також, як і динамічну потужність потоку, оскільки таке магнітне поле рухає дугу в поперечному до потоку направленні. Тому, магнітна індукція В власного поля дуги, яка горить в поперечному потоці середи діелектрика пропорційна току І, динамічному напору Рв, та залежить від направлення потоку відносно дузі і представлена формулою: В=k.I.Рв.sin де, k- коефіцієнт пропорційності при виборі одиниці вимірювання; α - нахил між направлення між потоком та стовпом дуги. Як наслідок, в стовпі такої дуги одночасно забезпечується як отримання, так і утримання плазми високих енергетичних параметрів, які в декілька разів перевершують енергетичні характеристики плазми в газовому розряді, що дозволяє розглядати її, як якісно нове джерело тепла для нових технологій. Технологічний процес здійснюється в режимі, при якому повністю видаляється рідка фракція відходів за допомогою плазмової дуги до тих пір, доки всі молекули рідини не перетворилися в горючий газ. В процесі переробки виробляється корисне тепло, невелика кількість вуглеводу, який потім можна використати у виробництві електродів. Такий підхід до технологічного процесу отримання синтез-газу дозволяє повністю виключити попадання шкідливих і токсичних речовин в навколишнє середовище та робить сам процес простим і надійним в експлуатації. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601