将生物质和垃圾中可燃物转化为液体燃料或气体燃料的工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106701198A(43)申请公布日2017.05.24(21)申请号201710036982.3(22)申请日2017.01.19(71)申请人杜新国地址467000河南省平顶山市湛河区湛河南路20号楼3单元2号(72)发明人杜新国(51)Int.Cl.C10J3/18(2006.01)C10G1/00(2006.01)C10G2/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称将生物质和垃圾中可燃物转化为液体燃料或气体燃料的工艺(57)摘要本发明的主要技术特征为：将固体生物质和垃圾中可燃物转化为液体燃料或气体燃料的工艺，由连续的两级等离子体反应完成。第一级用水的等离子体在较高的温度下使固体有机物降解、气化、脱灰，第二级是利用低温等离子体物理技术对第一级气态产物的化学成分重组改质得到液体产品；通过改变第二级等离子体设备的控制条件，如气压、宏观体系温度、产品出口温度、电流等，可以使进入的气态产物在第二级反应器中，不但可以转化为液体产品，还可以部分或全部转化为一氧化碳与氢的混合气体(合成气)，也就是可以改变最终气体产品与液体产品的产出比率。CN106701198ACN106701198A权利要求书1/2页1.将固体生物质和垃圾中可燃物转化为液体燃料或气体燃料的工艺，由连续的两级等离子体反应完成，第一级用水的等离子体在较高的温度下使固体有机物降解、气化、脱灰，第二级是利用低温等离子体物理技术对第一级产生的雾态气态产物的化学成分重组改质得到优质液体产品，通过改变第二级等离子体设备的控制条件，如气压、宏观体系温度、产品出口温度、电流、功率等，可以使进入的气态雾态产物在第二级反应器中，不但可以转化为液体产品，还可以部分或全部转化为一氧化碳与氢的混合气体，也就是可以改变最终气体产品与液体产品的产出比率；第一级反应器设备中有水的等离子体发生装置，在水的等离子体发生装置中，由电弧电源供电，液体的水受热气化，气态水被电极之间的电弧电离为非热电弧等离子体射流，其出口宏观平均温度控制在3000℃----1000℃，水的等离子体弧焰喷入第一级反应器，在一个相对封闭的第一级反应器中，初步处理的固体有机物质原料被送入水的等离子体弧焰中，在第一级反应器中完成分解和脱除灰分；第一级反应器是一个上吸式固定床的炉，在常压(微负压或微正压-1000Pa至+1000Pa)下运行，原料连续的从反应器上部或中部给入，多个(1---50个)水的等离子体弧焰从下部炉蓖(或内渣口)上方的四周向心喷入，物料在受热和等离子体状态的水的化学作用下，被烘干、降解析出气态的挥发物(焦油)，生成的固体残炭与等离子体状态的水反应被气化为一氧化碳和氢(反应生成的气态产物逆流向上穿过物料层与物料换热使物料热解，物料热解后变质成为的炭与水的等离子体反应)，最后析出灰分，反应区平均温度控制为略高于灰渣的熔点，灰渣融化为液态从炉蓖(或内渣口)滴下，出第一级反应器的气态产物的主要成分是：有机挥发物(焦油)、水蒸气、一氧化碳、氢等；与第一级反应器相连的第二级反应器是在低于第一级反应器的气压下运行；如果以转化为液体燃料为目的，第二级反应器在高的真空度(0.01Pa---4×104Pa)下运行，与第一级反应器有较大的压力差，气态产物在气压作用下迅速离开第一级反应器，经过一个压力调节阀，进入第二级等离子体反应器；第二级等离子体反应器是一个长形空腔容器，它的原料进口经过一个压力调节阀与第一级反应器出口相连，产品出口经过一个闸板阀与真空设备相连，(真空设备视真空度需要可用一台，必要时可以两台串联)真空设备后面连接压缩设备，将产品压入冷凝塔；进入第二级等离子体反应器的气态物质，由等离子体发生装置激发成为低温等离子体的辉光放电状态，等离子体发生方法可以采用高压脉冲辉光放电、非热电弧放电、射频放电(RF)或电子回旋共振微波放电(ECR)的一种或两种(及以上)共用；气态物质进入第二级等离子体反应器时温度约60---180℃，出口温度控制为200---700℃，以一定的速度由进入口向出口流动；(在低温非平衡等离子体中，电子的温度很高，而离子温度和物质温度很低，这里温度，指的是体系中分子的平均温度)在等离子体状态下，必需经过一定的反应时间(0.5秒---2分钟)；进入反应器的原料物质在等离子体中将处于化学成分不稳定状态，各种物质成分发生很大的化学变化，大分子的焦油会进一步降解为较小的分子，而水、一氧化碳、氢等气体，在与电子不断的碰撞中处于不稳定的状态，它们被电离，生成活性基团，易与其它有机物重组，由于原料成分决定产品成分(进入的C、H、O原子数量与产品中的原子数量相等)，最终生成物是较小分子的含氧有机物为主的有机化合物时作为