CN104496145A - 一种等离子体热解油泥制合成气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体热解油泥制合成气装置，包括等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高压电源；等离子体反应器包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、不锈钢支架、尖端石墨电极、平底石墨电极、上铜密封圈、下铜密封圈、陶瓷坩埚、进气通道、出气通道；将油泥装入等离子体反应器中，通过进气通道通入载气，启动高压电源，等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的载气击穿电离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的油泥，在高能电子、自由基等活性物质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气，富氢合成气由出气通道排出。

Description

一种等离子体热解油泥制合成气装置
技术领域
本发明涉及油泥处理技术，特别是一种等离子体热解油泥制合成气装置。
背景技术
在石油生产、贮运、炼制、利用及炼油厂污水处理过程中，都会产生油泥。油泥由不同含量的油、水及固体物质组成，是高浓度的富集型污染物，对环境具有极大的危害性。油泥的无害化处理，一直是国内外环境保护界和石油企业界的工作难点之一。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种等离子体热解油泥制合成气装置。等离子体热解油泥具有许多独特的优势，如升温速率快，能量密度大，可在无氧纯热解的情况下油泥为高品质合成气，实现无害化、资源化。
本发明为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：提供一种等离子体热解油泥制合成气装置，包括等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高压电源；等离子体反应器包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、不锈钢支架、尖端石墨电极、平底石墨电极、上铜密封圈、下铜密封圈、陶瓷坩埚、进气通道、出气通道；尖端石墨电极和平底石墨电极通过高压电线与高压电源相连接，尖端石墨电极和平底石墨电极同轴置于石英容器内，石英容器通过上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰和不锈钢支架联合固定，平底石墨电极分别通过固定在上聚四氟乙烯法兰上的上铜密封圈固定，尖端石墨电极通过固定在下聚四氟乙烯法兰上的下铜密封圈固定；进气通道与上聚四氟乙烯法兰连接，出气通道与下聚四氟乙烯法兰相连接；底部开口的陶瓷坩埚放置在尖端石墨电极和平底石墨电极之间，用于装载油泥，在装置工作时，陶瓷坩埚内的生物质将完全暴露在非热电弧等离子体区域中。
本发明所述的等离子体热解油泥制合成气装置的工作原理是：将油泥装入等离子体反应器的陶瓷坩埚中，通过进气通道通入氮气或氩气载气，启动与尖端石墨电极和平底石墨电极相连的高压电源，等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的载气击穿电离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的油泥，在高能电子、自由基等活性物质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气，富氢合成气由出气通道排出；经数分钟的操作之后，陶瓷坩埚内的油泥被处理完全，断开电源，停止通入载气，待等离子体反应器冷却后取出陶瓷坩埚，收集固体碳渣。
尖端石墨电极和平底石墨电极间隔要合理选择，过大的电极间隔会导致电压不足以击穿电极间的载气，从而无法形成非热电弧等离子体。另外，由于施加在两极上的电压很高，因此反应器在工作时，要特别注意不要碰触电极，以免触电危险。此外，放入陶瓷坩埚内的油泥材料不应压实，要保持良好的气体通路，否则电极无法直接与载气接触，通电时无法形成非热电弧等离子体。还需要注意的是，反应器停止工作后不要立刻拆卸反应器、拿取陶瓷坩埚，因为反应器工作时放出大量的热，刚停止工作时，石墨电极、石英容器、陶瓷坩埚等部分温度很高，直接碰触易造成烫伤。
本发明可以根据实际要求完成油泥制合成气过程，简单、低成本、高效的生产高品质富氢合成气。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图1中：1等离子体反应器，2高压电源，3石英容器，4上聚四氟乙烯法兰，5下聚四氟乙烯法兰，6不锈钢支架，7尖端石墨电极，8平底石墨电极，9上铜密封圈，10下铜密封圈，11陶瓷坩埚，12非热电弧等离子体，13油泥，14进气通道，15出气通道。
具体实施方式
实施例
如附图1所示，本发明包括等离子体反应器1及给等离子体反应器供电的高压电源2；等离子体反应器包括石英容器3、上聚四氟乙烯法兰4、下聚四氟乙烯法兰5、不锈钢支架6、尖端石墨电极7、平底石墨电极8、上铜密封圈9、下铜密封圈10、陶瓷坩埚11、非热电弧等离子体12、油泥13、进气通道14、出气通道15；尖端石墨电极(φ10mm)和平底石墨电极(φ10mm)通过高压电线与高压电源(15kV/30mA)相连接，尖端石墨电极和平底石墨电极同轴置于石英容器(采用石英玻璃管，长400mm，内径20mm)内，电极间隔固定保持在15mm，石英容器通过上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰和不锈钢支架联合固定，平底石墨电极分别通过固定在上聚四氟乙烯法兰上的上铜密封圈固定，尖端石墨电极通过固定在下聚四氟乙烯法兰上的下铜密封圈固定；进气通道与上聚四氟乙烯法兰连接，出气通道与下聚四氟乙烯法兰相连接；底部开口孔径9mm的陶瓷坩埚放置在尖端石墨电极和平底石墨电极之间。
选取炼油污水处理产生的油泥作为油泥代表物，将油泥装入等离子体反应器的陶瓷坩埚中，通过进气通道通入2.5-5L/min氮气载气，启动与尖端石墨电极和平底石墨电极相连的高压电源，等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的载气击穿电离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的油泥，在高能电子、自由基等活性物质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气，富氢合成气由出气通道排出；经数6min的操作之后，陶瓷坩埚内的油泥被处理完全，断开电源，停止通入载气，待等离子体反应器冷却后取出陶瓷坩埚，收集固体碳渣。实验结果表明，在等离子体功率为25.8W、载气为氮气、油泥未经烘干处理的条件下，气体产率可达81.0％，其中碳转化率高达73％、CO选择性可达35％，H2/CO大于1.5。

Claims (1)

1.一种等离子体热解油泥制合成气装置，其特征是包括：等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高压电源；等离子体反应器包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、不锈钢支架、尖端石墨电极、平底石墨电极、上铜密封圈、下铜密封圈、陶瓷坩埚、进气通道、出气通道；尖端石墨电极和平底石墨电极通过高压电线与高压电源相连接，尖端石墨电极和平底石墨电极同轴置于石英容器内，石英容器通过上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰和不锈钢支架联合固定，平底石墨电极分别通过固定在上聚四氟乙烯法兰上的上铜密封圈固定，尖端石墨电极通过固定在下聚四氟乙烯法兰上的下铜密封圈固定；进气通道与上聚四氟乙烯法兰连接，出气通道与下聚四氟乙烯法兰相连接；底部开口的陶瓷坩埚放置在尖端石墨电极和平底石墨电极之间，用于装载油泥，在装置工作时，陶瓷坩埚内的油泥将完全暴露在非热电弧等离子体区域中。
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