174984. lajstromszámú szabadalom • Üzemeljárás magas hőmérsékletű vegyi reakcióknak reaktorban való lefolytatására és az üzemelhjáráshoz használható reaktor
41 174984 42 sebességgel vezettünk be a reaktorcső porózus falán keresztül. A reaktor kibocsátó végrészén fehér gőz áramlott ki. Ennek a gőzáramnak közvetlenül a reaktor kibocsátó nyílása előtt mért hőmérséklete 521 °C yolt. 5 Szilárd hamuanyag is képződött, amely a reaktorcső alatt elhelyezett tölcsérbe hullt. A hamu túlnyomórészt különböző színű megolvadt üvegszemcséket tartalmazott. Ezt az anyagot porrá aprítottuk és széntartalmú maradékanyagra analizáltuk, végrehajtva io ugyanazokat a súlycsökkenéssel kapcsolatos hevítési műveleteket, mint az eredeti olajpala esetében. Az 500°C-780°C hőmérséklettartományban nem észleltünk súlycsökkenést, ami azt mutatja, hogy az eredeti olajpalában levő szerves anyagból a a hamuban 15 már semmi nem maradt. A szilárd hamu 780 °C—1200 ° hőmérséklettartományban való égetése során 14% súlyveszteséget észleltünk, ami azt mutatja, hogy az eredeti mintában levő kalciumkarbonát legnagyobb része a hamuban maradt, és egy része a 20 reakció során dekarboxilizálódott. Amikor a hamut 0,1 N HCl-dal kezeltük, hidrogénszulfid és széndioxid fejlődött, ami azt mutatta, hogy bármilyen kén volt az eredeti mintában, legalább részben a hamuban is megtalálható volt. 25 A reaktorból kiáramló anyag gáznemű komponensét kiszárítottuk, majd tömegspektrométerrel analizáltuk. Az eredmények mól%-ban a következők voltak. 87,86% hidrogén, 0,74% metán, 0,07% acetilén, 0,39% etilén, 1,24% nitrogén, 8,70% szénmonoxid, 30 0,04 kevert szénhidrogének, 0,016% széndioxid, 0,016% benzol, 0,002% toluol és 0,0005%-nál kevesebb hidrogénszulfid. Ez a gáz alacsony kéntartalmú tüzelőanyagként használható. 35 VI. példa: Szennyvíziszap gőzzel történő reformálása és elgázosítása Szárított emberi hulladékból álló eleveniszapot szi- 40 lícium tartalmú agyag kötőanyaggal kevertünk és ebből mintegy 2 mm szemcsenagyságú mintát készítettünk. Ezt a mintát analizáltuk, amelynek alapján összetétele a következő volt. 33,25% szerves szén, 4,38% szerves hidrogén, 6,04% szerves nitrogén, 0,23% 45 szerves kén, 6,14% víz, 50% szervetlen maradványok. A koncentrációkat súly%-ban adtuk meg. Az iszapot 24,5 kg/óra mennyiségben tápláltuk a reaktorba. A beadagolt összmennyiség 11,34 kg volt. Egyidejűleg 24,6 kg/óra mennyiségben 121 °C hő- 50 mérsékletű gőzt vezettünk a reaktorba, ami víz-gáz reakció sztöchiometriai sebességének mintegy kétszerese volt. A porózus falon keresztül 5 scfm időegységenkénti átfolyási sebességgel hidrogént tápláltunk a reaktorba. A reaktorcső hőmérséklete 2048 °C volt. 55 Reakciótermékként sűrű, fehér ködszerű anyagot és szilárd maradványt kaptunk. Az utóbbit a reaktorcső alatt elhelyezett tartályban gyűjtöttük össze. Súly 6,8 kg volt, ami az eleveniszap súlyának 60%-át tette ki. A maradvány összetétele a következő volt. 12,88% 60 szerves szén, 1,69% szerves hidrogén, 2,34% szerves nitrogén, 0,37% szerves kén, nyomokban víz és 83% szervetlen maradvány. A koncentrációkat súly%-ban fejeztük ki. A reaktorból kiáramló, gőznemű anyag egy része 65 folyékony nitrogén csapdában kondenzálódott. A csapdában összegyűjtött mintát szobahőmérsékletre hoztuk és azt találtuk, hogy folyékony és gáznemű komponenseket tartalmaz. A folyadék forráspontja 100 C volt, jelezve, hogy vízről van szó. A gáznemű komponenst, amely alacsony kéntartalmú tüzelőanyagként használható, tömegspektrométerrel és gázkromatográfiái analizáltuk és a következő összetételt kaptuk. 60,933% hidrogén, 0,0005% ammónia, l,320%metán, 0,083% víz, 0,463% acetilén, 0,304% etilén, 0,102% etán, 0,281% hidrogéncianid, 0,990% nitrogén, 34,122% szénmonoxid, 0,0005% oxigén, 0,0078% argon, 0,175% butén, 0,026% bután, 0,996% széndioxid, 0,100% benzol, 0,019% toluol, 0,0005% hidrogénszulfid és 0,008% dicianogén. A koncentrációkat mól%-ban fejeztük ki. VII. példa: Gázolaj részleges pirolízise A folyadékszerű közeg köpenyes reaktorban kőolaj desztillátumok részleges piroh'zisére is van lehetőség. Ennek bizonyítására könnyű kenőanyagot vagy gázolajat vetettünk alá részleges pirolizisnek. E kenőolaj desztillátum analízise a következő eredményeket mutatta: Hőmérséklet (°C) 78,8 200,0 219.8 229.8 249.8 269.7 277.5 277.5 279.7 279.7 Desztillátum (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A gázolajat köd formájában, porlasztófúvóka révén porlasztva vezettük a reaktorcsőbe. Porlasztógázként, valamint a folyadékszerű közeg köpeny képzéséhez hidrogént használtunk. Ezenkívül még a reaktorcső bebocsátó végrészén, a tisztítógázt bebocsátó nyíláson keresztül is hidrogént vezettünk be azért, hogy ezzel a gázolaj ködöt a reaktorcsövön keresztülfújjuk. A reaktorcsövet előbb 1869,2 °C hőmérsékletre hevítettük föl és mintegy 5 scfm sebességgel hidrogént vezettünk a közbenső térbe. E hidrogén mennyiség szolgált a védőköpeny kialakításához. A tisztítógázt bebocsátó nyíláson szintén 5 scfm sebességgel tápláltunk be hidrogént. Ezután a gázolajat áramoltattuk be a reaktorcsőbe körülbelül 1,1 1/perc mennyiségben, amihez porlasztógázként 5 scfm sebességgel beáramoltatott hidrogént használtunk. A kilépő áram hőmérsékletét közvetlenül a reaktor kibocsátónyílása alatt mintegy 438 °C hőmérsékletre állítottuk be azáltal, hogy a reaktorcső hőmérsékletét 2600 °C-ra csökkentettük. Mielőtt a mintavételre sor került volna, elegendő időt hagytunk arra, hogy a reaktor ilyen műveleti körülmények között stabilizálódjon. Ezután a kilépő anyagáramból háromféle módszerrel vettünk mintákat. Az első módszernél a kilépő áram egy részét folyékony nitrogén-csapdán vezettük át és a mintát az anyag megdermesztésével nyertük. A 21
