一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置製造方法

2023-05-13 05:38:26 3

一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置，包括等離子體反應器及給等離子體反應器供電的高壓電源；等離子體反應器包括石英容器、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、不鏽鋼支架、尖端石墨電極、平底石墨電極、上銅密封圈、下銅密封圈、陶瓷坩堝、進氣通道、出氣通道；將油泥裝入等離子體反應器中，通過進氣通道通入載氣，啟動高壓電源，等離子體反應器開始工作；施加的高電壓將電極之間的載氣擊穿電離，形成非熱電弧等離子體，處於等離子體區域中的油泥，在高能電子、自由基等活性物質以及電場的作用下，會發生熱解反應，生成固體碳渣和富氫合成氣，富氫合成氣由出氣通道排出。
【專利說明】一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及油泥處理技術，特別是一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置。

【背景技術】
[0002]在石油生產、貯運、煉製、利用及煉油廠汙水處理過程中，都會產生油泥。油泥由不同含量的油、水及固體物質組成，是高濃度的富集型汙染物，對環境具有極大的危害性。油泥的無害化處理，一直是國內外環境保護界和石油企業界的工作難點之一。


【發明內容】

[0003]為解決上述問題，本發明提出一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置。等離子體熱解油泥具有許多獨特的優勢，如升溫速率快，能量密度大，可在無氧純熱解的情況下油泥為高品質合成氣，實現無害化、資源化。
[0004]本發明為達到以上目的，是通過以下的技術方案來實現的:提供一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置，包括等離子體反應器及給等離子體反應器供電的高壓電源；等離子體反應器包括石英容器、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、不鏽鋼支架、尖端石墨電極、平底石墨電極、上銅密封圈、下銅密封圈、陶瓷坩禍、進氣通道、出氣通道；尖端石墨電極和平底石墨電極通過高壓電線與高壓電源相連接，尖端石墨電極和平底石墨電極同軸置於石英容器內，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭和不鏽鋼支架聯合固定，平底石墨電極分別通過固定在上聚四氟乙烯法蘭上的上銅密封圈固定，尖端石墨電極通過固定在下聚四氟乙烯法蘭上的下銅密封圈固定；進氣通道與上聚四氟乙烯法蘭連接，出氣通道與下聚四氟乙烯法蘭相連接；底部開口的陶瓷坩禍放置在尖端石墨電極和平底石墨電極之間，用於裝載油泥，在裝置工作時，陶瓷坩禍內的生物質將完全暴露在非熱電弧等離子體區域中。
[0005]本發明所述的等離子體熱解油泥制合成氣裝置的工作原理是:將油泥裝入等離子體反應器的陶瓷坩禍中，通過進氣通道通入氮氣或氬氣載氣，啟動與尖端石墨電極和平底石墨電極相連的高壓電源，等離子體反應器開始工作；施加的高電壓將電極之間的載氣擊穿電離，形成非熱電弧等離子體，處於等離子體區域中的油泥，在高能電子、自由基等活性物質以及電場的作用下，會發生熱解反應，生成固體碳渣和富氫合成氣，富氫合成氣由出氣通道排出；經數分鐘的操作之後，陶瓷坩禍內的油泥被處理完全，斷開電源，停止通入載氣，待等離子體反應器冷卻後取出陶瓷坩禍，收集固體碳渣。
[0006]尖端石墨電極和平底石墨電極間隔要合理選擇，過大的電極間隔會導致電壓不足以擊穿電極間的載氣，從而無法形成非熱電弧等離子體。另外，由於施加在兩極上的電壓很高，因此反應器在工作時，要特別注意不要碰觸電極，以免觸電危險。此外，放入陶瓷坩禍內的油泥材料不應壓實，要保持良好的氣體通路，否則電極無法直接與載氣接觸，通電時無法形成非熱電弧等離子體。還需要注意的是，反應器停止工作後不要立刻拆卸反應器、拿取陶瓷坩禍，因為反應器工作時放出大量的熱，剛停止工作時，石墨電極、石英容器、陶瓷坩禍等部分溫度很高，直接碰觸易造成燙傷。
[0007]本發明可以根據實際要求完成油泥制合成氣過程，簡單、低成本、高效的生產高品質富氫合成氣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的結構示意圖。
[0009]圖1中:1等離子體反應器，2高壓電源，3石英容器，4上聚四氟乙烯法蘭，5下聚四氟乙烯法蘭，6不鏽鋼支架，7尖端石墨電極，8平底石墨電極，9上銅密封圈，10下銅密封圈，11陶瓷坩禍，12非熱電弧等離子體，13油泥，14進氣通道，15出氣通道。

【具體實施方式】
[0010]實施例
[0011]如附圖1所示，本發明包括等離子體反應器I及給等離子體反應器供電的高壓電源2 ;等離子體反應器包括石英容器3、上聚四氟乙烯法蘭4、下聚四氟乙烯法蘭5、不鏽鋼支架6、尖端石墨電極7、平底石墨電極8、上銅密封圈9、下銅密封圈10、陶瓷坩禍11、非熱電弧等離子體12、油泥13、進氣通道14、出氣通道15 ;尖端石墨電極(Φ10_)和平底石墨電極(Φ10_)通過高壓電線與高壓電源(15kV/30mA)相連接，尖端石墨電極和平底石墨電極同軸置於石英容器(採用石英玻璃管，長400mm，內徑20mm)內，電極間隔固定保持在15mm，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭和不鏽鋼支架聯合固定，平底石墨電極分別通過固定在上聚四氟乙烯法蘭上的上銅密封圈固定，尖端石墨電極通過固定在下聚四氟乙烯法蘭上的下銅密封圈固定；進氣通道與上聚四氟乙烯法蘭連接，出氣通道與下聚四氟乙烯法蘭相連接；底部開口孔徑9_的陶瓷坩禍放置在尖端石墨電極和平底石墨電極之間。
[0012]選取煉油汙水處理產生的油泥作為油泥代表物，將油泥裝入等離子體反應器的陶瓷i甘禍中，通過進氣通道通入2.5-5L/min氮氣載氣，啟動與尖端石墨電極和平底石墨電極相連的高壓電源，等離子體反應器開始工作；施加的高電壓將電極之間的載氣擊穿電離，形成非熱電弧等離子體，處於等離子體區域中的油泥，在高能電子、自由基等活性物質以及電場的作用下，會發生熱解反應，生成固體碳渣和富氫合成氣，富氫合成氣由出氣通道排出；經數6min的操作之後，陶瓷坩禍內的油泥被處理完全，斷開電源，停止通入載氣，待等離子體反應器冷卻後取出陶瓷坩禍，收集固體碳渣。實驗結果表明，在等離子體功率為25.8W、載氣為氮氣、油泥未經烘乾處理的條件下，氣體產率可達81.0%，其中碳轉化率高達73%、CO選擇性可達35%, H2/CO大於1.5。
【權利要求】
1.一種等離子體熱解油泥制合成氣裝置，其特徵是包括:等離子體反應器及給等離子體反應器供電的高壓電源；等離子體反應器包括石英容器、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、不鏽鋼支架、尖端石墨電極、平底石墨電極、上銅密封圈、下銅密封圈、陶瓷坩禍、進氣通道、出氣通道；尖端石墨電極和平底石墨電極通過高壓電線與高壓電源相連接，尖端石墨電極和平底石墨電極同軸置於石英容器內，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭和不鏽鋼支架聯合固定，平底石墨電極分別通過固定在上聚四氟乙烯法蘭上的上銅密封圈固定，尖端石墨電極通過固定在下聚四氟乙烯法蘭上的下銅密封圈固定；進氣通道與上聚四氟乙烯法蘭連接，出氣通道與下聚四氟乙烯法蘭相連接；底部開口的陶瓷坩禍放置在尖端石墨電極和平底石墨電極之間，用於裝載油泥，在裝置工作時，陶瓷坩禍內的油泥將完全暴露在非熱電弧等離子體區域中。
【文檔編號】C02F11/10GK104496145SQ201410785183
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】杜長明 申請人:中山大學