[發明專利]一種非熱電弧等離子體熱解煤制合成氣裝置

在審

• 申請號: 201410785199.3
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104498067A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 杜長明
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及煤制氣技術，特別是一種非熱電弧等離子體熱解煤制合成氣裝置。

背景技術

能源的需求和環境改善是兩大主要問題，能源產生過程引起的環境危害是我國環境核心問題之一。中國一次能源以煤為主的格局在相當長時期內不會改變，煤的低效利用既造成了原料浪費又引起了環境二次污染，開發適合我國國情的潔凈煤技術已勢在必行。等離子體熱解煤制氣是一項低碳、低資源消耗、流程短的潔凈煤技術，目前主要采用的高溫電弧等離子體裝置，裝置投資大、運行與維護成本偏高。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種非熱電弧等離子體熱解煤制合成氣裝置。與傳統高溫等離子體熱解和氣化相比，非熱電弧等離子體熱解煤具有許多獨特的優勢，如投資小，運行與維護成本低，升溫速率快，可在無氧純熱解的情況下將煤裂解為高品質合成氣。

本發明為達到以上目的，是通過以下的技術方案來實現的：提供一種非熱電弧等離子體熱解煤制合成氣裝置，包括非熱電弧等離子體反應器及給等離子體反應器供電的高壓電源；非熱電弧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、不銹鋼支架、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；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于石英容器內，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭和不銹鋼支架聯合固定，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；底部開口的陶瓷坩堝放置在尖端石墨電極和平底石墨電極之間，用于裝載煤，在裝置工作時，陶瓷坩堝內的煤將完全暴露在非熱電弧等離子體區域中。

本發明所述的非熱電弧等離子體熱解煤制合成氣裝置的工作原理是：將煤破碎后裝入非熱電弧等離子體反應器的陶瓷坩堝中，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，處于等離子體區域中的煤，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；經數分鐘的操作之后，陶瓷坩堝內的煤被處理完全，斷開電源，停止通入載氣，待等離子體反應器冷卻后取出陶瓷坩堝，收集固體碳渣。

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，由于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，放入陶瓷坩堝內的煤不應壓實，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，反應器停止工作后不要立刻拆卸反應器、拿取陶瓷坩堝，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、陶瓷坩堝等部分溫度很高，直接碰觸易造成燙傷。

本發明可以根據實際要求完成煤制合成氣過程，簡單、低成本、高效的生產高品質富氫合成氣，提升了產氣中氫氣含量。具有原料適應性廣，投資費用低的特點，可用于化工合成氣，民用、工業爐窯、發電燃料氣生產。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖1中：1非熱電弧等離子體反應器，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不銹鋼支架，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陶瓷坩堝，12非熱電弧等離子體，13生活垃圾，14進氣通道，15出氣通道。

具體實施方式

實施例