Способ и устройство для производства ацетилена с использованием плазменной технологии

1. Способ производства ацетилена с использованием плазменной технологии, отличающийся тем, что содержащий, по меньшей мере, один вид углеводорода газ, предпочтительно метан, подается в нетермическую плазму источника плазмы, при этом микроволновая мощность составляет, по меньшей мере, 3 кВт.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микроволновая мощность составляет от 3 кВт до 1 МВт, предпочтительно от 3 до 100 кВт.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частота возбуждения лежит в диапазоне от 0,1 до 50 ГГц, предпочтительно от 0,3 до 6 ГГц.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к содержащему углеводород газу добавляют, по меньшей мере, технологический газ, содержащий, в частности, элементы из группы, состоящей из водорода, аргона, азота, кислорода, углерода, гелия, фтора, хлора и неона или их химических соединений, и/или жидкие реагенты, в частности, в виде аэрозолей и/или твердые вещества, в частности, в виде малых частиц (микро- или наночастиц), состоящих полностью или частично, в частности, из катализаторных материалов, при этом предпочтительно жидкие или твердые добавки снова отделяют от выходного газового потока, при необходимости, обрабатывают и затем снова подают во входной газовый поток.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что не конвертированную в ацетилен долю углеводорода выходящего из реакционного объема газа, в частности, долю водорода, отделяют от остаточных газов и ацетилена и снова направляют полностью или частично в реакционный объем.
4
2
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реакционном объеме присутствует избыток водорода при соотношении H/C, составляющем более 10/1, в частности, более 15/1, предпочтительно более 20/1, и что, в частности, в реакционный объем подают содержащий углеводород газ (KG), в частности, CH, и технологический газ (P), в частности, H, при соотношении (KG:P) от 1: 5 до 1:20.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реакционном объеме во время плазменного катализа присутствует давление от 0,1 миллибара до 1 бара, в частности, от 10 до 300 миллибар, предпочтительно от 50 до 200 миллибар.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реакционном объеме присутствует избыток водорода по отношению к углероду при соотношении H/C, превышающем 10/1, и что в реакционном объеме присутствует во время плазменного катализа давление от 10 до 300 миллибар.
2
4
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микроволновый источник плазмы имеет мощность от 3 до 100 кВт, что в реакционный объем подают от 10 до 40 л/мин/кВт H и от 2 до 4 л/мин/кВт CH и/или что давление в нем составляет от 20 до 300 миллибар.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в плазменную камеру подают только газообразный углеводород (KG), при этом расход газообразного углеводорода превышает, по меньшей мере, в два раза, предпочтительно от десяти до двадцати раз и более расход, который теоретически может быть максимально конвертирован при введенной мощности, причем предпочтительно газообразный углеводород, который при первом проходе не был конвертирован в ацетилен, отделяют от потока продукта и отработавшего газа и снова полностью или частично направляют в плазменную камеру.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на основе измерений реакции и конечных продуктов регулируют давление и/или соотношение между газами, в частности, с помощью способов измерения из группы, состоящей из оптической эмиссионной спектроскопии, газовой хроматографии и масс-спектрометрии.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плазменный газ охлаждают за источником плазмы, например, с помощью газового или жидкостного охладителя.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время осуществления способа проводятся измерения, с помощью которых контролируют сажеобразование, кпд и/или долю ацетилена и что в зависимости от полученных данных измерений регулируют соотношение между газами или давление в реакционном объеме.
14. Устройство для производства ацетилена с использованием плазменной технологии по пп. 1-13, отличающееся тем, что оно содержит нетермический источник плазмы с микроволновой мощностью не менее 3 кВт, предпочтительно от 3 кВт до 1 МВт, в частности, от 3 до 100 кВт, в реакционном объеме которого находится содержащий, по меньшей мере, один вид углеводорода газ, который постоянно обновляется посредством подводящего трубопровода.
15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подводящие трубопроводы для подачи технологического газа в реакционный объем.
16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно содержит на продуктовой стороне разделительный элемент, на котором водород отделяют от ацетилена, в частности, палладиевую трубу, и предпочтительно дополнительно обратный трубопровод, по которому отделенный водород полностью или частично снова подается в плазменный реакционный объем.
17. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно содержит на продуктовой стороне разделительный элемент, на котором ацетилен отделяют от остаточного газа, и что для остаточного газа предпочтительно предусмотрен дополнительно обратный трубопровод, по которому остаточный газ частично или полностью отводится обратно в реакционный объем.
18. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одно отражательное тело, выполненное, в частности, из металла или углерода, и имеющее, в частности, цилиндрическую или коническую форму, при этом предпочтительно часть газов направляется через отражательное/отражательные тела, и/или что оно содержит, по меньшей мере, один элемент для образования завихрения или вихревого движения в плазменной зоне, выполненный, в частности, из металла или углерода, причем образующие поток элементы расположены предпочтительно с возможностью их регулирования, в частности, по месту, во время работы.
19. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что за плазменной реакционной камерой расположены дополнительные не каталитические, каталитические или также плазменно-каталитические реакционные камеры для дополнительной конверсии продуктов из первой реакционной камеры.
20. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно содержит устройства для измерения сажеобразования или/и доли ацетилена.