一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置

文档序号:36151793发布日期:2023-11-23 02:45阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:包括等离子体电源单元、供气单元、暖等离子体重整单元、分离循环单元和冷等离子体加氢单元;等离子体电源单元与暖等离子体重整单元、冷等离子体加氢单元用高压导线连接,供气单元与暖等离子体重整单元、分离循环单元和冷等离子体加氢单元间通过不锈钢管路连接;

2.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述的等离子体电源用于在暖等离子体重整单元和冷等离子体加氢单元中激励低温等离子体的产生,为直流电源、高频交流源、微秒脉冲电源、纳秒脉冲电源中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述原料经过暖等离子体重整单元反应后生成合成气和少量低碳烃类,经过分离循环单元提升重整后合成气含量占比,并作为冷等离子体加氢单元的原料,在等离子体催化协同环境下反应生成液体燃料,经过初级纯化后储存或运输。

4.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:在暖等离子体重整单元、冷等离子体加氢单元之间引入换热管道、换热器和换热液,其中采用高压绝缘油作为换热液,收集反应器内部的耗散热能进行再利用,同时确保暖等离子体的绝缘安全。

5.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述的暖等离子体重整单元由金属腔体框架、暖等离子体腔体原料进气口、暖等离子体腔体产物出气口、水冷夹层、暖等离子体腔体换热液出口、暖等离子体腔体换热液进口、绝缘贴附层、扰流风机组合形成暖等离子体重整腔体,由石墨地电极、高压电极、电磁线圈、线圈电源、等离子体电源构成放电发生结构;所述金属腔体框架、高压电极的材质均为不锈钢,绝缘贴附层为聚四氟乙烯材料;所述暖等离子体腔体内高压电极、低压电极均通过电极杆经由陶瓷套管套件引出腔体与外部连接,腔体内壁上的绝缘贴附层与金属腔体框架内壁间采用浇筑进行密封贴合,金属腔体框架和暖等离子体腔体原料进气口、暖等离子体腔体原料出气口、暖等离子体腔体换热液进口、暖等离子体腔体换热液出口采用法兰件进行密封链接,实现紧固和气密。

6.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述的高压电极分为枝干型、倒锥形和多针刀版型,材质均由不锈钢或钨钢合金构成,电极后端通过绝缘套管联通至暖等离子体重整腔体外,先与外部牵引电机连接实现电极同轴旋转,后与等离子体电源高压输出链接;在等离子体电源高压输出时,放电通道在高压电极和石墨地电极间产生,通过外电机牵引高压电极和外磁场作用于放电区域,拉伸等离子体放电通道区域,扰流风机强化传热传质。

7.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:在暖等离子体腔体原料出气口后方采用真空泵对暖等离子体重整产物进行快速抽离,依此通过1号袋式除尘器、脱炔烃塔、脱轻烃塔和1号变压吸附装置依此去除碳颗粒、炔烃、轻烃。

8.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:采用壳式换热器或管式换热器中的一种实现暖等离子体腔体和冷等离子体的进料均流器间的热交换,采用高压绝缘油为换热液。

9.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述冷等离子体加氢单元由同轴型的介质阻挡放电反应器阵列组合构成,其中单个介质阻挡放电反应器由石英管、四氟紧固件、不锈钢管路、直通卡套、不锈钢高压内电极、紫铜网状外电极、全氟密封圈、不锈钢卡箍,导线组合连接;不锈钢高压内电极和紫铜网状外电极分别并联后,随后与电源高压输出端和接地端联通,进料口和出料口则分别与均流进样器和2号袋式除尘器连接。

10.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述冷等离子体加氢单元采用的催化剂的负载金属为镍、铜、钴、镁中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:所述冷等离子体加氢单元采用的催化剂的载体为泡沫镍、泡沫铜、分子筛、氧化铝中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,其特征在于:冷等离子体加氢产物经过颗粒物捕集和气液分离后,气态产物进入均流进样器循环反应,液态产物分离进入液体产物储运罐封存。


技术总结
本发明公开一种多模块等离子体单元联合转化温室气体的装置,包括等离子体电源单元、供气单元、暖等离子体重整单元、分离循环单元和冷等离子体加氢单元5个部分;所述暖等离子体单元重整单元由金属腔体框架、气体接口、水冷夹层、电压构型和扰流部件组成,用于实现火花、滑动弧及等离子体炬等多种暖等离子体作用下的温室气体直接转化;所述分离循环单元由循环泵、袋式除尘器、脱烃塔、变压吸附和换热系统组成,用于实现初级产物的纯化分流和暖‑冷等离子体间的热交换;冷等离子体加氢单元由介质阻挡放电阵列和后级分离系统组成,用于实现纯化后初级产物的精细化合成。本发明在转化率、处理通量和选择性三个方面都达到较为理想的指标。

技术研发人员:邵涛,高远,徐宇轩,窦立广,张帅
受保护的技术使用者:中国科学院电工研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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