Способ и устройство для преобразования органических материалов в газообразный водород - RU2016141924A
Код документа: RU2016141924A
Формула
1. Устройство (100) для преобразования органического исходного материала (1) в газ, имеющий долю водорода, содержащее
- подающее устройство (30),
- печную трубу (20) с входной зоной (Е), внутренним пространством (I), осью вращения (R) и выходной стороной (А),
- водоподводящий трубопровод (31), который размещен в области подающего устройства (30) или во входной зоне (Е) для добавления водного компонента (W) к исходному материалу (1)
причем подающее устройство (30) и печная труба (20) размещены и выполнены таким образом, что через подающее устройство (30) в область входной зоны (Е) во внутреннем пространстве (I) печной трубы (20) подается исходный материал (1), а на выходной стороне (А) печной трубы (20) выводится твердый материал (2), а также газовая смесь (3),
отличающееся тем, что
- печная труба (20) включает первую зону (Z1) и вторую зону (Z2), причем первая зона (Z1) находится в области между входной зоной (Е) и второй зоной (Z2), и причем вторая зона (Z2) находится в области между первой зоной (Z1) и выходной стороной (А),
- печная труба (20) включает компенсатор (21), который предназначен для компенсации различных термически обусловленных расширений первой зоны (Z1) и второй зоны (Z2),
- на выходной стороне (А) печной трубы (20) размещена газопроводная система (40), которая предназначена для передачи газовой смеси (3),
- в области газопроводной системы (40) размещен газовый монитор (41), причем газовый монитор (41) предназначен для контроля содержания водорода в газовой смеси (3),
причем подача (31) воды регулируется в зависимости от содержания водорода в газовой смеси (3).
2. Устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что компенсатор (21) размещен в переходной области между первой зоной (Z1) и второй зоной (Z2).
3. Устройство (100) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что компенсатор (21) соединен с печной трубой (20) и выполнен с возможностью скольжения относительно стационарной опоры (50), причем в случае термически обусловленных расширений это приводит к смещению компенсатора (21) относительно опоры (50).
4. Устройство (100) по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что печная труба (20) опирается с возможностью скольжения в области входной зоны (Е) и/или выходной стороны (А) для обеспечения возможности термически обусловленных расширений в продольном направлении печной трубы (20).
5. Устройство (100) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что в области трубопровода (31) для подачи воды размещен исполнительный элемент (32) для регулирования подачи (31) воды с помощью регулируемого параметра (S1), который выдается газовым монитором (41).
6. Устройство (100) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что печная труба (20) в области первой зоны (Z1) снабжена устройством (27.1) для предварительного нагрева, предпочтительно электрическим устройством для предварительного нагрева, для доведения исходного материал (1) в области первой зоны (Z1) до температуры между 300 градусами Цельсия и 900 градусами Цельсия, причем температура предпочтительно составляет между 600 градусами Цельсия и 850 градусами Цельсия.
7. Устройство (100) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что печная труба (20) в области первой зоны (Z1) включает термостойкий металл или термостойкий металлический сплав, причем предпочтительно применяется никелевый сплав, и особенно предпочтительно инконель или инконель-сплав.
8. Устройство (100) по одному из пп. 1-5 или 6, отличающееся тем, что печная труба (20) в области второй зоны (Z2) снабжена устройством (27.2) для основного нагрева, предпочтительно электрическим устройством для основного нагрева, для доведения исходного материала (1) в области второй зоны (Z2) до высокой температуры, которая составляет свыше 1000 градусов Цельсия, и предпочтительно лежит между 1100 градусами Цельсия и 1300 градусами Цельсия.
9. Устройство (100) по п.8, отличающееся тем, что печная труба (20) в области второй зоны (Z2) включает материал, который служит в качестве защиты от агрессивных газов и высокой температуры во внутреннем пространстве (I) печной трубы (20).
10. Устройство (100) по п.8, отличающееся тем, что печная труба (20) в области второй зоны (Z2) включает
- термостойкий металл с устойчивым к высокой температуре керамическим покрытием,
- термостойкий металл с устойчивым к высокой температуре керамическим армированием,
- термостойкий металл с устойчивой к высокой температуре керамической добавкой,
- устойчивый к высокой температуре композит из металла и керамического материала, или
- устойчивый к высокой температуре керамический материал,
причем керамический материал предпочтительно включает один из компонентов из следующей группы: оксид алюминия (Al2О3), карбид кремния (SiС), нитрид кремния (Si3Ni4).
11. Устройство (100) по одному из пп. 1-5, или 6, или 8, отличающееся тем, что водоподводящий трубопровод (31) воды размещен в области подающего устройства (30) таким образом, что он может подводить к исходному материалу (1) регулируемое количество (W) воды, прежде чем исходной материал (1) поступит в печную трубу (20).
12. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что во внутреннем пространстве (I) печной трубы (20) размещен(-ны) транспортирующий шнек и/или транспортирующие лопасти (24), который(-ые) предназначен(-ны) для транспортирования исходного материала (1) от входной зоны (Е) до выходной стороны (1), для чего печная труба (20) поворачивается вокруг своей оси (R) вращения, причем транспортирующий шнек и/или транспортирующие лопасти (24) включает(-ют) в области первой зоны (Z1) предпочтительно термостойкий металлический сплав, а в области второй зоны (Z2) - предпочтительно устойчивый к высокой температуре керамический материал.
13. Устройство (100) по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что компенсатор (21) предпочтительно включает
- слюдяной материал, предпочтительно слюду вида флогопита,
- неорганический композитный материал из стекла/слюды,
который размещен в области между материалом первой зоны (Z1) и материалом второй зоны (Z2).
14. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в качестве газового монитора служит газовый манометр.
15. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в области газопроводной системы (40) размещен газопромыватель (42), который предназначен для отделения от газовой смеси (3) примесей и/или оксидов азота, и/или тяжелых металлов.
16. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в области газопроводной системы (40), если смотреть по направлению течения, позади газового монитора (43) размещено устройство (43) для отделения водорода, на выходной стороне которого получается газообразный водород (4) с концентрацией водорода более 80%, и остаточный газ (5).
17. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в области выходной стороны (А) печной трубы (20), предпочтительно в области газопроводной системы (40), размещен сепаратор (44) для твердых веществ.
18. Применение устройства (100) по одному или нескольким предшествующим пунктам, отличающееся тем, что в устройство (100) загружаются углеродсодержащие или углеводородсодержащие исходные материалы (1), а на выходной стороне отбирается содержащая водород газовая смесь (3).
