CN117285006A - 一种等离子体催化焦油重整装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物质焦油制取合成气技术领域，尤其是一种等离子体催化焦油重整装置，包括，气体供应装置、反应室、焦油供应装置、热交换循环装置和气体检测装置，所述气体供应装置包括CO2气瓶、水蒸气发生器和与之连接的进气管，CO2气瓶和水蒸气发生器分别与进气管进气端连通；本发明利用低温等离子体与催化剂协同作用，与传统的热等离子体裂解或高温热解气化生物质消除焦油方法相比，仅在300℃以下实现焦油脱除转化，降低了能耗，提高了合成气产率，利用介质阻挡放电产生的高能电子和活性自由基，极速撞击焦油分子，可得到高化学反应活性的活化焦油分子，提高低碳烃选择性。本发明所述装置将等离子体与催化剂处在同一区域。
Description
技术领域
本发明涉及生物质焦油制取合成气技术领域，特别是一种等离子体催化焦油重整装置及方法。
背景技术
在当前能源消费总量快速增长，石油出现结构性短缺，CO2减排压力巨大的背景下，发展生物质能源已经成为我国的战略需求。但生物质气化过程中，除产生目标燃气外，还会生成焦油副产物。生物质焦油在燃气中的初始浓度约为1～100g/Nm3，主要组分为苯以及分子量大于苯的芳香化合物，其中苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚等有机物的质量分数均大于5％，单环芳烃在焦油中浓度最高。焦油遇冷凝结，造成下游管道的沾污、堵塞；或在内燃机、燃气轮机等设备中燃烧时，形成焦油烟雾，对这些动力设备造成腐蚀、磨损。另外，焦油所含能量占生物质总能量的5～10％，如能将其资源化，可提高生物质气化的整体转化率。因此，生物质焦油的可资源化脱除已经成为生物质气化技术的研究重点。
热催化重整是当前生物质焦油资源化最重要的方法之一，在反应温度600℃～900℃和有催化剂的条件下让焦油与H2O或CO2反应来制取合成气，降低了反应温度并提高了转化效率，但其催化剂在高温下易积炭、烧结，从而导致催化活性快速下降。近年来，低温等离子体法(NTP)因其能在低温下快速响应(启动和停止)、对不同反应物具有普适性、反应高效、系统紧凑等特点而备受关注，已经成为除热催化重整之外焦油资源化的另一重要途径。NTP可产生高能电子(～10eV)，断链碳氢化合物中的大多数化学键形成合成气和轻质烃，这样的活性氛围使得强吸热的重整化学反应能在低温下进行，在较低的能耗下实现较高的焦油转化率和合成气产率。但由于等离子体诱导的化学反应具有非选择性，导致副产物复杂、产生积碳问题。因此，为了克服热催化重整催化剂易失活和等离子体重整副产物复杂的不足，研究者在低温等离子体重整的基础上，提出了低温等离子体复合化学催化(也称等离子体催化)的重整方法，现有的电加热器与焦油池之间的密封效果较差，从而我们设计一种连接机构。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述或现有技术中存在由于等离子体诱导的化学反应具有非选择性，导致副产物复杂、产生积碳的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种等离子体催化焦油重整装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种等离子体催化焦油重整装置，包括，气体供应装置、反应室、焦油供应装置、热交换循环装置和气体检测装置，所述气体供应装置包括CO2气瓶、水蒸气发生器和与之连接的进气管，CO2气瓶和水蒸气发生器分别与进气管进气端连通；所述反应室从上到下依次包括排气口、重整后气体缓冲区、等离子催化重整装置、鼓泡后重整气体缓冲区和焦油气化室。
作为本发明等离子体催化焦油重整装置的一种优选方案，其中：所述排气口设于重整后气体缓冲区顶端，所述重整后气体缓冲区为顶部密闭、底端与等离子催化重整装置连通的内部中空腔体，重整后气体缓冲区段的反应室外壁的材料为聚四氟乙烯；所述等离子催化重整装置包括外电极、催化剂、内电极、上下两个滤筛网和放电区域，所述内电极为不锈钢制成的圆筒，高度与外电极相同，内电极顶端连通绝缘材料制成的圆筒，所述绝缘材料制成的圆筒顶端穿过反应室顶部中心与气体供应装置的进气管出气端相连，内电极底端连通绝缘材料制成的圆筒，底端连通的绝缘材料制成的圆筒底端插入焦油气化室并与鼓泡器连通，内电极顶端连通的绝缘材料制成的圆筒、内电极和内电极底端连通的绝缘材料制成的圆筒内壁平滑连接形成内电极内气管，所述外电极为包裹于反应室外侧中上部的圆筒形金属层，所述催化剂填充于反应室内部且位于外电极和内电极之间，两个滤筛网分别设于催化剂的顶端和底端，外电极、内电极和填充催化剂的高度一致，外电极接地，内电极接高压电源，外电极、催化剂和内电极形成的区域为放电区域，等离子催化重整装置段的反应室外壁为高温陶瓷介质；所述鼓泡后重整气体缓冲区为顶部与等离子催化重整装置连通、底部与焦油气化室连通的内部中空腔体，鼓泡后重整气体缓冲区段的反应室外壁材料为聚四氟乙烯；所述焦油气化室包括焦油池、电加热器、保温层和鼓泡器，所述电加热器通过连接机构与焦油池相连接，所述保温层包裹于焦油池外壁，所述电加热器设于焦油池内部的底端，所述鼓泡器设于焦油池液位偏上端位置，内电极底端与鼓泡器中心进气管连通，反应室的侧壁、焦油气化室的上部设有焦油进料口，焦油气化室段的反应室外壁材料为不锈钢；所述热交换循环装置包括高温合成气进气管、高温合成气进气口、加料管道、加料口、管壳式热交换器、高碳物质出料口、热焦油出料口和低温合成气排气口，所述高温合成气进气管与管壳式热交换器顶端壳程高温合成气进气口连接，所述加料管道一端与冷焦油连接，另一端与热交换器顶端管程加料口连接，所述高碳物质出料口设于热交换器壳程底端，所述热焦油出料口设于热交换器底部管程出口，所述低温合成气排气口设于热交换器壳程底部一侧；所述焦油供应装置包括焦油储罐，所述焦油储罐内部设有外供焦油，所述焦油储罐底部设有两个进料口，分别通过管道c和管道d与高碳物质出料口和热焦油出料口连接，焦油储罐顶部设有出料口，焦油储罐出料口与焦油进料口管道连接；所述气体检测装置包括气体检测仪，所述气体检测仪进气口与低温合成气排气口管道连接，出气口进低温合成气收集箱，检测因子为CO和H2。
作为本发明等离子体催化焦油重整装置的一种优选方案，其中：所述催化剂为以水滑石和木炭为载体的颗粒状Ni-Fe-Ce-HTc/WC催化剂，催化剂的粒径为40-60目，所述滤筛网的孔径为0.3～0.5mm，滤网厚度0.2～0.3mm，2～3层，材质为不锈钢；所述管道c和管道d分别有泵a和泵b，焦油储罐出料口与焦油进料口连接的管道上设有泵c。
本发明的等离子体催化焦油重整装置及方法的有益效果：本发明利用低温等离子体与催化剂协同作用，与传统的热等离子体裂解或高温热解气化生物质消除焦油方法相比，仅在300℃以下实现焦油脱除转化，降低了能耗，提高了合成气产率，利用介质阻挡放电产生的高能电子和活性自由基，极速撞击焦油分子，可得到高化学反应活性的活化焦油分子，提高低碳烃选择性。本发明所述装置将等离子体与催化剂处在同一区域，Ni-Fe-Ce-HTc/WC催化剂可以增强等离子体放电，而等离子体放电进一步改善催化剂活性和稳定性，最终促进焦油重整转化，Ni-Fe-Ce-HTc/WC催化剂，克服了焦油重整中容易产生积碳的问题，延长了催化剂使用寿命，低温等离子体与催化剂协同作用产生的粗合成气的高温特点，可在热交换循环装置中将高碳物质通过冷焦油冷凝下来再次回到反应器中去，进一步催化重整为合成气，有效提升合成气纯度和气体转化率。
为解决上述电加热器与焦油池之间的密封效果较差的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种连接机构，包括连接机构，所述连接机构包括设置于所述焦油池内部的驱动部件，设置于所述电加热器底部的限位部件，设置于所述驱动部件与限位部件之间的拨动部件。
作为本发明连接机构的一种优选方案，其中：所述驱动部件包括设置于所述焦油池内部的底槽，设置于所述底槽中的边槽、限位座与中心座，设置于所述焦油池中心处的驱动组件；所述驱动组件包括设置于所述焦油池中心处的转筒，设置于所述转筒顶部的进入槽，设置于所述转筒底部的安装槽与防脱环，设置于所述转筒外壁的插接环槽，设置于所述安装槽中的驱动弹簧，设置于所述驱动弹簧底部的防脱板，设置于所述防脱板底部的矩形杆，设置于所述矩形杆底部的把手，设置于所述把手一侧的顶起面，设置于所述焦油池底部的底块。
作为本发明连接机构的一种优选方案，其中：所述限位部件包括设置于所述电加热器底部的密封圈与安装环，设置于所述密封圈上的透气管，设置于所述安装环上的内接板，设置于所述内接板上的复位弹簧，设置于所述复位弹簧上的固定板，所述固定板与电加热器固定连接，所述安装环与电加热器转动连接，所述电加热器对应透气管设有封堵块。
作为本发明连接机构的一种优选方案，其中：所述拨动部件包括设置于所述电加热器中心处的容置组件，设置于所述容置组件上的移动组件，所述容置组件包括容置圆箱，设置于所述容置圆箱上的限位架，设置于所述限位架上的滑孔，设置于所述滑孔上的滑板，设置于所述滑板上的挤压面，设置于所述滑板上的滑架，设置于所述滑架上的斜面。
作为本发明连接机构的一种优选方案，其中：所述移动组件包括设置于所述斜面上的斜块，设置于所述斜块上的竖板，设置于所述竖板上的顶面，设置于所述竖板上的边板，设置于所述边板上的卡接弹簧，设置于所述顶面上的顶块，设置于所述顶块上的连接圆杆，设置于所述连接圆杆上的中心轴，所述中心轴底部的锥块。
作为本发明连接机构的一种优选方案，其中：所述滑架与限位架之间设有限位弹簧，所述卡接弹簧顶端与容置圆箱内壁顶部固定连接，所述斜面与斜块相贴合。
本发明的等离子体催化焦油重整装置及方法的有益效果：驱动部件的设置可以有效的带动限位部件运转，限位部件的运转可以有效的带动拨动部件的运行，拨动部件移动后可以有效的将焦油池与电加热器进行有效连接，且限位部件的设置可以有效的提高焦油池与电加热器之间的密封性，所述底槽的设置便于更好的容置其他组件，所述插接环槽的设置便于更好的增加焦油池与电加热器之间的密封性，驱动弹簧的设置可以有效的避免底槽中的空气无法及时的排出。
为解决上述低温等离子体复合化学催化的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种等离子体催化焦油重整方法，包括，向焦油气化室内注满焦油，并打开电加热器，使焦油气化室内温度增加到为200-300℃；将气体供应装置中进气管进行加热和保温，保持管路加热到50℃以上，然后向反应室内供气，使催化剂的空速控制在5000～10000h-1；将内电极接高压电源，外电极接地，形成一个高压电场，放电能量密度保持在500J/L以上；向热交换器加料管道内通入冷焦油，然后在气体检测仪后收集合成气，将管道c和管道d进行加热保温处理，加热温度为200℃；关闭高压电源，放电结束，获得低分子量的合成气，焦油催化重整完成。
本发明的一种等离子体催化焦油重整方法的有益效果：使得该装置的焦油催化效果更好，可以更好的进行催化工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为等离子体催化焦油重整装置整体示意图。
图2为离子体催化焦油重整装置部分结构示意图。
图3为连接机构的整体结构剖视图。
图4为连接机构的部分结构结构剖视图。
图5为图4中A处放大图。
图6为连接机构的驱动部件结构示意图。
图7为连接机构的驱动部件剖视图。
图8为连接机构的拨动部件结构示意图。
图9为连接机构的容置组件结构示意图。
图10为连接机构的容置组件中部分结构示意图。
图11为连接机构的斜面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1，参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种等离子体催化焦油重整装置，包括，气体供应装置、反应室、焦油供应装置、热交换循环装置和气体检测装置，气体供应装置包括CO2气瓶、水蒸气发生器和与之连接的进气管1，CO2气瓶和水蒸气发生器分别与进气管1进气端连通；反应室从上到下依次包括排气口、重整后气体缓冲区、等离子催化重整装置、鼓泡后重整气体缓冲区和焦油气化室。
排气口设于重整后气体缓冲区顶端，重整后气体缓冲区为顶部密闭、底端与等离子催化重整装置连通的内部中空腔体，重整后气体缓冲区段的反应室外壁的材料为聚四氟乙烯；等离子催化重整装置包括外电极7、催化剂12、内电极8、上下两个滤筛网11和放电区域9，内电极8为不锈钢制成的圆筒，高度与外电极7相同，内电极8顶端连通绝缘材料制成的圆筒，绝缘材料制成的圆筒顶端穿过反应室顶部中心与气体供应装置的进气管出气端相连，内电极8底端连通绝缘材料制成的圆筒，底端连通的绝缘材料制成的圆筒底端插入焦油气化室并与鼓泡器6连通，内电极8顶端连通的绝缘材料制成的圆筒、内电极8和内电极8底端连通的绝缘材料制成的圆筒内壁平滑连接形成内电极内气管2，外电极7为包裹于反应室外侧中上部的圆筒形金属层，催化剂12填充于反应室内部且位于外电极7和内电极8之间，两个滤筛网11分别设于催化剂的顶端和底端，外电极7、内电极8和填充催化剂12的高度一致，外电极7接地10，内电极8接高压电源，外电极7、催化剂12和内电极8形成的区域为放电区域9，等离子催化重整装置段的反应室外壁为高温陶瓷介质；鼓泡后重整气体缓冲区为顶部与等离子催化重整装置连通、底部与焦油气化室连通的内部中空腔体，鼓泡后重整气体缓冲区段的反应室外壁材料为聚四氟乙烯；焦油气化室包括焦油池3、电加热器4、保温层5和鼓泡器6，电加热器4通过连接机构M与焦油池3相连接，保温层5包裹于焦油池3外壁，电加热器4设于焦油池3内部的底端，鼓泡器6设于焦油池3液位偏上端位置，内电极8底端与鼓泡器6中心进气管连通，反应室的侧壁、焦油气化室的上部设有焦油进料口27，焦油气化室段的反应室外壁材料为不锈钢；热交换循环装置包括高温合成气进气管、高温合成气进气口、加料管道17、加料口、管壳式热交换器18、高碳物质出料口19、热焦油出料口20和低温合成气排气口28，高温合成气进气管与管壳式热交换器18顶端壳程高温合成气进气口连接，加料管道17一端与冷焦油连接，另一端与热交换器18顶端管程加料口连接，高碳物质出料口19设于热交换器18壳程底端，热焦油出料口20设于热交换器18底部管程出口，低温合成气排气口28设于热交换器18壳程底部一侧；焦油供应装置包括焦油储罐25，焦油储罐25内部设有外供焦油，焦油储罐25底部设有两个进料口，分别通过管道c21和管道d22与高碳物质出料口19和热焦油出料口20连接，焦油储罐25顶部设有出料口，焦油储罐25出料口与焦油进料口27管道连接；气体检测装置包括气体检测仪29，气体检测仪29进气口与低温合成气排气口28管道连接，出气口进低温合成气收集箱，检测因子为CO和H2。
催化剂为以水滑石和木炭为载体的颗粒状Ni-Fe-Ce-HTc/WC催化剂，催化剂的粒径为40-60目，滤筛网11的孔径为0.3～0.5mm，滤网厚度0.2～0.3mm，2～3层，材质为不锈钢；管道c21和管道d22分别有泵a23和泵b24，焦油储罐25出料口与焦油进料口27连接的管道上设有泵c26。
实施例2，参照图1，与上个实施例不同的是，催化剂选用为以水滑石和木炭为载体的颗粒状Ni-Fe-Ce-HTc/WC催化剂(其中Ni：4～6wt.％，Fe：1～2wt.％，Ce：0.5～1wt.％，其余为水滑石和木炭)，催化剂的粒径为40-60目，滤筛网11的孔径为0.3～0.5mm，滤网厚度0.2～0.3mm，2～3层，材质为不锈钢。
鼓泡后重整气体缓冲区的高度为20cm，有助于重整气体中反应气体和气化焦油在此混合均匀。
鼓泡器6为圆盘型鼓泡器，本实施例中圆盘上下各一组鼓泡嘴，每组12个鼓泡嘴，并且各组以半径线划分，相邻两组半径线角度为60度，一条半径线上均匀间隔2个鼓泡嘴。
外电极7为薄片状金属，厚度为0.5～1mm，材质为铜、铝或不锈钢，直径15～20mm；内电极8为不锈钢管，内径为3～6mm，厚度为0.5～1mm。反应室外壁的厚度为1～2mm。内外电极的高度需保证含焦油气体在等离子体催化段的停留时间大于5s，空速控制在5000～10000h-1。
反应室包括两个排气口(分别为排气口a 13和排气口b 14)，排气口均匀对称设于重整后气体缓冲区顶端。热交换循环装置中高温合成气进气管包括管道a 15和管道b 16，管道a 15一端与排气口a 13连接，另一端与管道b 16另一端汇集成一路后与热交换器18顶端高温合成气进气口连接，管道b 16一端与排气口b 14连接。
管道c 21和管道d 22分别有泵a 23和泵b 24，焦油储罐25出料口与焦油进料口27连接的管道上设有泵c 26。
保温层5的厚度为6cm，靠近焦油池3池壁处含1cm厚的防水材料。
催化剂填装区和等离子体放电区域设计成一个整体，等离子体放电区域与催化剂填装区一致。混合气体进入到接高压的内电极和接地的外电极之间的等离子体活化区，气体会瞬间被击穿而产生放电。在介质阻挡放电中，催化剂不仅充当两电极间绝缘介质，还促进了焦油重整。
热交换循环装置包括两个进口、三个出口。进口通过温度划分，高温处为等离子体协同装置排气口产生的粗合成气(CO、H2、C3、C4以上)，低温处为外部冷焦油。冷焦油在此装置进行热交换处理，将高碳物质冷凝下来后通过高碳物质出料口19再回到反应器中，同时冷焦油换热后变成热焦油从热焦油出料口20进一步重整。低温合成气排气口28后连接气体检测装置29，气体分析结束后可收集到C3以下气态产品(包括CO和H2)。
实施例3，本实施例中气体供应装置除了提供反应气体之外，还包括平衡气氮气。外电极7直径为20mm，内电极8直径为6mm，高度为20cm，焦油气和反应气体流量为500mL/min，催化剂填充高度为20cm，粒径为60目。焦油气化室内温度为250℃。试验中采用甲苯作为焦油替代物。将甲苯从气体供应装置通入反应室，甲苯的浓度为10％(体积)。
本实施例中气体供应装置提供的重整气体分为三种情况进气：(1)10％(体积)水蒸气，其余为氮气(平衡气)；(2)10％(体积)CO2，其余为氮气(平衡气)；(3)5％水蒸气和5％CO2，其余为氮气(平衡气)。
当重整气体为10％(体积)水蒸气，其余为氮气(平衡气)时，甲苯转化率为79％，H2产率73％。
当重整气体为10％(体积)CO2，其余为氮气(平衡气)时，甲苯转化率75％，CO2转化率82％。
当重整气体为5％(体积)水蒸气和5％(体积)CO2，其余为氮气(平衡气)时，甲苯转化率81％，CO2转化率86％。
实施例4，本实施例中气体供应装置除了提供反应气体之外，还包括平衡气氮气。外电极直径为20mm，内电极直径为6mm，高度为20cm，焦油气和反应气体流量为500mL/min，催化剂填充高度为20cm，粒径为60目，试验中采用甲苯作为焦油替代物。将甲苯从气体供应装置通入反应室，甲苯的浓度为10％(体积)。重整气体为10％(体积)CO2，其余为氮气(平衡气)。
本实施例中焦油气化室内温度分为三档：(1)200℃；(2)250℃；(3)300℃。
当焦油气化室内温度为250℃时，甲苯转化率75％，CO2转化率82％；
当焦油气化室内温度为200℃时，甲苯转化率62％，CO2转化率75％；
当焦油气化室内温度为300℃时，甲苯转化率71％，CO2转化率78％。
实施例5，参照图2～11，与上个实施例不同的是，一种连接机构，包括连接机构，连接机构包括设置于焦油池3内部的驱动部件100，设置于电加热器4底部的限位部件200，设置于驱动部件100与限位部件200之间的拨动部件300。驱动部件100包括设置于焦油池3内部的底槽101，设置于底槽101中的边槽102、限位座103与中心座104，设置于焦油池3中心处的驱动组件105；驱动组件105包括设置于焦油池3中心处的转筒105a，设置于转筒105a顶部的进入槽105b，设置于转筒105a底部的安装槽105c与防脱环105d，设置于转筒105a外壁的插接环槽105e，设置于安装槽105c中的驱动弹簧105f，设置于驱动弹簧105f底部的防脱板105g，设置于防脱板105g底部的矩形杆105h，设置于矩形杆105h底部的把手105i，设置于把手105i一侧的顶起面105j，设置于焦油池3底部的底块105k。
具体的，驱动部件100的设置可以有效的带动限位部件200运转，限位部件200的运转可以有效的带动拨动部件300的运行，拨动部件300移动后可以有效的将焦油池3与电加热器4进行有效连接，且限位部件200的设置可以有效的提高焦油池3与电加热器4之间的密封性，所述底槽101的设置便于更好的容置其他组件，所述插接环槽105e的设置便于更好的增加焦油池3与电加热器4之间的密封性，驱动弹簧105f的设置可以有效的避免底槽101中的空气无法及时的排出。
限位部件200包括设置于电加热器4底部的密封圈201与安装环202，设置于密封圈201上的透气管203，设置于安装环202上的内接板204，设置于内接板204上的复位弹簧205，设置于复位弹簧205上的固定板206，固定板206与电加热器4固定连接，安装环202与电加热器4转动连接，电加热器4对应透气管203设有封堵块207。
进一步的，所述安装环202与密封圈201的设置可以有效的增加焦油池3与电加热器4之间的密封性能，所述复位弹簧205的设置可以有效的带动内接板204复位，从而有效的将焦油池3与电加热器4进行连接，同时保证焦油池3与电加热器4之间的密封，封堵块207的设置可以有效的堵塞透气管203。
在使用时，电加热器4竖直放入焦油池3中，电加热器4底部的空气自驱动部件100排出，其中限位座103、边槽102、电加热器4与焦油池3之间的空气经透气管203排出，排出的过程将堵塞块顶开，待空气排出完成后复位弹簧205带动堵塞块复位，从而再次密封限位座103、边槽102、电加热器4与焦油池3之间的空腔，从而保证焦油池3与电加热器4的密封效果与固定效果。
实施例6，参照图2～11，与上个实施例不同的是，拨动部件300包括设置于电加热器4中心处的容置组件301，设置于容置组件301上的移动组件302，容置组件301包括容置圆箱301a，设置于容置圆箱301a上的限位架301b，设置于限位架301b上的滑孔301c，设置于滑孔301c上的滑板301d，设置于滑板301d上的挤压面301e，设置于滑板301d上的滑架301f，设置于滑架301f上的斜面301g。
具体的，滑孔301c的断面呈矩形，所述滑板301d的断面呈矩形，所述限位架301b为不锈钢材质，所述挤压面301e的断面呈弧形，所述容置圆箱301a的断面呈圆形，所述容置圆箱301a的设置可以有效的包括其内部的组件，容置圆箱301a与电加热器4固定连接。
移动组件302包括设置于斜面301g上的斜块302a，设置于斜块302a上的竖板302b，设置于竖板302b上的顶面302c，设置于竖板302b上的边板302d，设置于边板302d上的卡接弹簧302e，设置于顶面302c上的顶块302f，设置于顶块302f上的连接圆杆302g，设置于连接圆杆302g上的中心轴302h，中心轴302h底部的锥块302i。滑架301f与限位架301b之间设有限位弹簧301h，卡接弹簧302e顶端与容置圆箱301a内壁顶部固定连接，斜面301g与斜块302a相贴合。
进一步的，所述斜面301g与斜块302a相适配，所述中心轴302h的断面呈正六边形，所述锥块302i与进入槽105b相适配，所述限位弹簧301h的设置便于更好的带动滑架301f复位，卡接弹簧302e的设置便于更好的带动边板302d复位，中心轴302h通过扭力弹簧与容置圆箱301a内壁相连接。
在使用时，电加热器4放入焦油池3中时，因锥块302i与进入槽105b相适配，锥块302i进入进入槽105b中，并且进入槽105b的外壁与挤压面301e贴合，从而将滑板301d向远离进入槽105b的一侧挤压，限位弹簧301h受到伸展从而蓄积弹性势能，当锥块302i完成进入进入槽105b中时，滑板301d与插接环槽105e卡合，此时电加热器4与焦油池3即可完成固定；
当需要拆分电加热器4与焦油池3时，此时转动把手105i，把手105i带动转筒105a转动，转筒105a转动带动中心轴302h转动，中心轴302h带动连接圆杆302g与顶块302f转动，顶块302f带动顶面302c与竖板302b移动，竖板302b移动带动斜块302a挤压斜面301g，从而将滑板301d挤出插接环槽105e即可。
实施例7，与上个实施例不同的是，一种等离子体催化焦油重整方法，包括，向焦油气化室内注满焦油，并打开电加热器4，使焦油气化室内温度增加到为200-300℃；将气体供应装置中进气管进行加热和保温，保持管路加热到50℃以上，然后向反应室内供气，使催化剂的空速控制在5000～10000h-1；将内电极8接高压电源，外电极7接地，形成一个高压电场，放电能量密度保持在500J/L以上；向热交换器18加料管道内通入冷焦油，然后在气体检测仪29后收集合成气，将管道c21和管道d22进行加热保温处理，加热温度为200℃；关闭高压电源，放电结束，获得低分子量的合成气，焦油催化重整完成。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种等离子体催化焦油重整装置，其特征在于：包括，
气体供应装置、反应室、焦油供应装置、热交换循环装置和气体检测装置，
所述气体供应装置包括CO2气瓶、水蒸气发生器和与之连接的进气管(1)，CO2气瓶和水蒸气发生器分别与进气管(1)进气端连通；
所述反应室从上到下依次包括排气口、重整后气体缓冲区、等离子催化重整装置、鼓泡后重整气体缓冲区和焦油气化室。
2.如权利要求1所述的等离子体催化焦油重整装置，其特征在于：所述排气口设于重整后气体缓冲区顶端，所述重整后气体缓冲区为顶部密闭、底端与等离子催化重整装置连通的内部中空腔体，重整后气体缓冲区段的反应室外壁的材料为聚四氟乙烯；
所述等离子催化重整装置包括外电极(7)、催化剂(12)、内电极(8)、上下两个滤筛网(11)和放电区域(9)，所述内电极(8)为不锈钢制成的圆筒，高度与外电极(7)相同，内电极(8)顶端连通绝缘材料制成的圆筒，所述绝缘材料制成的圆筒顶端穿过反应室顶部中心与气体供应装置的进气管出气端相连，内电极(8)底端连通绝缘材料制成的圆筒，底端连通的绝缘材料制成的圆筒底端插入焦油气化室并与鼓泡器(6)连通，内电极(8)顶端连通的绝缘材料制成的圆筒、内电极(8)和内电极(8)底端连通的绝缘材料制成的圆筒内壁平滑连接形成内电极内气管(2)，所述外电极(7)为包裹于反应室外侧中上部的圆筒形金属层，所述催化剂(12)填充于反应室内部且位于外电极(7)和内电极(8)之间，两个滤筛网(11)分别设于催化剂的顶端和底端，外电极(7)、内电极(8)和填充催化剂(12)的高度一致，外电极(7)接地(10)，内电极(8)接高压电源，外电极(7)、催化剂(12)和内电极(8)形成的区域为放电区域(9)，等离子催化重整装置段的反应室外壁为高温陶瓷介质；
所述鼓泡后重整气体缓冲区为顶部与等离子催化重整装置连通、底部与焦油气化室连通的内部中空腔体，鼓泡后重整气体缓冲区段的反应室外壁材料为聚四氟乙烯；
所述焦油气化室包括焦油池(3)、电加热器(4)、保温层(5)和鼓泡器(6)，所述电加热器(4)通过连接机构(M)与焦油池(3)相连接，所述保温层(5)包裹于焦油池(3)外壁，所述电加热器(4)设于焦油池(3)内部的底端，所述鼓泡器(6)设于焦油池(3)液位偏上端位置，内电极(8)底端与鼓泡器(6)中心进气管连通，反应室的侧壁、焦油气化室的上部设有焦油进料口(27)，焦油气化室段的反应室外壁材料为不锈钢；
所述热交换循环装置包括高温合成气进气管、高温合成气进气口、加料管道(17)、加料口、管壳式热交换器(18)、高碳物质出料口(19)、热焦油出料口(20)和低温合成气排气口(28)，所述高温合成气进气管与管壳式热交换器(18)顶端壳程高温合成气进气口连接，所述加料管道(17)一端与冷焦油连接，另一端与热交换器(18)顶端管程加料口连接，所述高碳物质出料口(19)设于热交换器(18)壳程底端，所述热焦油出料口(20)设于热交换器(18)底部管程出口，所述低温合成气排气口(28)设于热交换器(18)壳程底部一侧；
所述焦油供应装置包括焦油储罐(25)，所述焦油储罐(25)内部设有外供焦油，所述焦油储罐(25)底部设有两个进料口，分别通过管道c(21)和管道d(22)与高碳物质出料口(19)和热焦油出料口(20)连接，焦油储罐(25)顶部设有出料口，焦油储罐(25)出料口与焦油进料口(27)管道连接；
所述气体检测装置包括气体检测仪(29)，所述气体检测仪(29)进气口与低温合成气排气口(28)管道连接，出气口进低温合成气收集箱，检测因子为CO和H2。
3.如权利要求2所述的等离子体催化焦油重整装置，其特征在于：所述催化剂为以水滑石和木炭为载体的颗粒状Ni-Fe-Ce-HTc/WC催化剂，催化剂的粒径为40-60目，所述滤筛网(11)的孔径为0.3～0.5mm，滤网厚度0.2～0.3mm，2～3层，材质为不锈钢；
所述管道c(21)和管道d(22)分别有泵a(23)和泵b(24)，焦油储罐(25)出料口与焦油进料口(27)连接的管道上设有泵c(26)。
4.一种连接机构，其特征在于：如权利要求2所述的连接机构(M)，所述连接机构(M)包括设置于所述焦油池(3)内部的驱动部件(100)，设置于所述电加热器(4)底部的限位部件(200)，设置于所述驱动部件(100)与限位部件(200)之间的拨动部件(300)。
5.如权利要求4所述的连接机构，其特征在于：所述驱动部件(100)包括设置于所述焦油池(3)内部的底槽(101)，设置于所述底槽(101)中的边槽(102)、限位座(103)与中心座(104)，设置于所述焦油池(3)中心处的驱动组件(105)；
所述驱动组件(105)包括设置于所述焦油池(3)中心处的转筒(105a)，设置于所述转筒(105a)顶部的进入槽(105b)，设置于所述转筒(105a)底部的安装槽(105c)与防脱环(105d)，设置于所述转筒(105a)外壁的插接环槽(105e)，设置于所述安装槽(105c)中的驱动弹簧(105f)，设置于所述驱动弹簧(105f)底部的防脱板(105g)，设置于所述防脱板(105g)底部的矩形杆(105h)，设置于所述矩形杆(105h)底部的把手(105i)，设置于所述把手(105i)一侧的顶起面(105j)，设置于所述焦油池(3)底部的底块(105k)。
6.如权利要求5所述的连接机构，其特征在于：所述限位部件(200)包括设置于所述电加热器(4)底部的密封圈(201)与安装环(202)，设置于所述密封圈(201)上的透气管(203)，设置于所述安装环(202)上的内接板(204)，设置于所述内接板(204)上的复位弹簧(205)，设置于所述复位弹簧(205)上的固定板(206)，所述固定板(206)与电加热器(4)固定连接，所述安装环(202)与电加热器(4)转动连接，所述电加热器(4)对应透气管(203)设有封堵块(207)。
7.如权利要求6所述的连接机构，其特征在于：所述拨动部件(300)包括设置于所述电加热器(4)中心处的容置组件(301)，设置于所述容置组件(301)上的移动组件(302)，所述容置组件(301)包括容置圆箱(301a)，设置于所述容置圆箱(301a)上的限位架(301b)，设置于所述限位架(301b)上的滑孔(301c)，设置于所述滑孔(301c)上的滑板(301d)，设置于所述滑板(301d)上的挤压面(301e)，设置于所述滑板(301d)上的滑架(301f)，设置于所述滑架(301f)上的斜面(301g)。
8.如权利要求7所述的连接机构，其特征在于：所述移动组件(302)包括设置于所述斜面(301g)上的斜块(302a)，设置于所述斜块(302a)上的竖板(302b)，设置于所述竖板(302b)上的顶面(302c)，设置于所述竖板(302b)上的边板(302d)，设置于所述边板(302d)上的卡接弹簧(302e)，设置于所述顶面(302c)上的顶块(302f)，设置于所述顶块(302f)上的连接圆杆(302g)，设置于所述连接圆杆(302g)上的中心轴(302h)，所述中心轴(302h)底部的锥块(302i)。
9.如权利要求8所述的连接机构，其特征在于：所述滑架(301f)与限位架(301b)之间设有限位弹簧(301h)，所述卡接弹簧(302e)顶端与容置圆箱(301a)内壁顶部固定连接，所述斜面(301g)与斜块(302a)相贴合。
10.一种等离子体催化焦油重整方法，其特征在于：包括如权利要求1-3所述的等离子体催化焦油重整装置，
向焦油气化室内注满焦油，并打开电加热器(4)，使焦油气化室内温度增加到为200-300℃；
将气体供应装置中进气管进行加热和保温，保持管路加热到50℃以上，然后向反应室内供气，使催化剂的空速控制在5000～10000h-1；
将内电极(8)接高压电源，外电极(7)接地，形成一个高压电场，放电能量密度保持在500J/L以上；
向热交换器(18)加料管道内通入冷焦油，然后在气体检测仪(29)后收集合成气，将管道c(21)和管道d(22)进行加热保温处理，加热温度为200℃；
关闭高压电源，放电结束，获得低分子量的合成气，焦油催化重整完成。
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| CN202311023030.XA CN117285006A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种等离子体催化焦油重整装置及方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117815859A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-05 | 天泓环境科技有限责任公司 | 一种双介质阻挡放电低温等离子体工业废气处理系统 |
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2023
- 2023-08-14 CN CN202311023030.XA patent/CN117285006A/zh active Pending
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| CN117815859B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-05-07 | 天泓环境科技有限责任公司 | 一种双介质阻挡放电低温等离子体工业废气处理系统 |
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