一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器及应用制造技术

一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器及应用。于高压电极与下密封盖间有间隙所在的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的燃料和空气混合物入口，燃料和空气混合物入口的轴线与筒体的内壁面相切；于高压电极与上密封盖之间、靠近上密封盖的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的第一空气入口，第一空气入口的轴线与筒体的内壁面相切；于上密封盖上中部设有与筒体内部相通的第二空气进口。反应器增加壁面空气与顶端空气两路进气管路，实现壁面空气、顶端空气以及空气与燃料三路进料方式，目的防止燃料附着于器壁引起积碳现象发生；考虑高压电极与绝缘陶瓷热胀系数不同，预留高压电极膨胀空间；固定螺杆外部套陶瓷管。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器及应用
本专利技术属于等离子体化学领域，涉及一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器及方法，具体涉及等离子体重整甲醇、乙醇、汽油、柴油四种液体燃料制备合成气的方法。技术背景合成气(氢气和一氧化碳混合气)在化工领域起着非常重要的作用，通过重整含氢燃料可制备合成气。传统的催化重整存在投资高、设备庞大、催化剂活性温度高、启动慢、流程复杂且催化剂易中毒失活的缺点，等离子体重整由于结构紧凑、原料适应性强和响应快的优点，受到了广泛关注。等离子体重整通常在大气压下进行，反应原理是等离子体中的高能电子与燃料分子发生非弹性碰撞，使其电离、激发或裂解，最终生成稳定产物。但是，等离子体的产生需要高压施加于金属电极间，并且等离子体重整存在电极积碳容易引起放电不稳定的问题，从而降低反应器可靠性与使用寿命。本专利技术涉及一种高可靠性、长寿命等离子体重整液体燃料的反应器及方法。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题，采用以下技术方案来实现：一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器，包括一采用绝缘材料制成的上下二端开口的中空圆形筒体，于筒体上开口端设有上密封盖，上密封盖与筒体上开口端密闭连接，于筒体下开口端设有采用导电材料制成的下密封盖，下密封盖与筒体下开口端密闭连接；于筒体内的中下部设有与其同轴的、中空的圆筒状高压电极，高压电极外壁面与筒体内壁面间留有间隙，高压电极下开口端的端面与下密封盖间留有间隙，高压电极与外部高压电源的高压输出端相连，下密封盖接地，于高压电极与下密封盖之间形成高电场强度区域；于高压电极与下密封盖间有间隙所在的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的燃料和空气混合物入口，燃料和空气混合物入口的轴线与筒体的内壁面相切；于高压电极与上密封盖之间、靠近上密封盖的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的第一空气入口，第一空气入口的轴线与筒体的内壁面相切；于上密封盖上中部设有与筒体内部相通的第二空气进口。所述高压电极上端的外侧壁面上沿径向向远离圆筒的方向设有圆环状凸台，圆环状凸台伸入绝缘筒体侧壁内，且于圆环状凸台外侧壁面与绝缘筒体壁面材料间留有间隙；燃料和空气混合物入口或第一空气入口的入口轴线与筒体的内壁面相切是指入口轴线与筒体内壁面的圆形径向截面相切。于所述上密封盖和下密封盖上分别沿径向设有相对应的凸起，于上密封盖和下密封盖上的对应凸起之间设有采用导电材料制成的连接杆，于连接杆外部套设有绝缘材料管或涂敷有绝缘材料层。绝缘材料为绝缘陶瓷，导电材料为导电金属。所述燃料为甲醇、乙醇、汽油、柴油四种液体燃料中的一种或二种以上。于下密封盖中部设有物料出口。所述反应器的应用，用于液体燃料的等离子体重整；具体过程如下，1)于高压电极上施加高压电场，于高压电极与下密封盖之间形成高电场强度区域；2)于反应器中通入空气(由燃料和空气混合物入口进入)与燃料、顶端空气(由第一空气入口进入)以及壁面空气(由第二空气入口进入)，并且在特定的氧碳比条件下，上述三路空气按照1:3:2的体积进料比例；3)开启外部高压电源，开始等离子体燃料重整过程。本专利技术与现有技术相比，具有如下优势：1.反应器增加壁面空气与顶端空气两路进气管路，实现壁面空气、顶端空气以及空气与燃料三路进料方式，目的防止燃料附着于器壁引起积碳现象发生；考虑高压电极与绝缘陶瓷热胀系数不同，预留高压电极膨胀空间，目的是防止高压电极高温线胀裂绝缘陶瓷，引起合成气泄露；固定螺杆外部套陶瓷管，目的是防止高压电极高温下与金属固定杆发生爬电与击穿现象。2.上述反应器以汽油、柴油、甲醇、乙醇为目标重整物，在特定的氧碳比(O/C)条件下，优选的，顶端空气、壁面空气、空气浴燃料中的空气按照1:3:2的进料方式，一方面增大了等离子体区域，使活性粒子分布更均匀，反应物停留时间更长，确保燃料与等离子体充分接触，从而增大了反应器的燃料处理量；另一方面防止未反应的燃料附着于反应器器壁，避免了反应器中积碳现象的发生，特别是避免了高压电极附近积碳导致的放电不稳定。附图说明图1本专利技术所述等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器结构示意图1.第一空气入口2.第二空气入口3.上部绝缘筒4.下部绝缘筒5.燃料和空气混合物入口6.高压接线端子7.高压电极8.固定杆9.尾气出口具体实施方式一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器，包括一采用绝缘材料制成的上下二端开口的中空圆形筒体，于筒体上开口端设有上密封盖，上密封盖与筒体上开口端密闭连接，于筒体下开口端设有采用导电材料制成的下密封盖，下密封盖与筒体下开口端密闭连接；于筒体内的中下部设有与其同轴的、中空的圆筒状高压电极，高压电极外壁面与筒体内壁面间留有间隙，高压电极下开口端的端面与下密封盖间留有间隙，高压电极与外部高压电源的高压输出端相连，下密封盖接地，于高压电极与下密封盖之间形成高电场强度区域；于高压电极与下密封盖间有间隙所在的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的燃料和空气混合物入口，燃料和空气混合物入口的轴线与筒体的内壁面相切；于高压电极与上密封盖之间、靠近上密封盖的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的第一空气入口，第一空气入口的轴线与筒体的内壁面相切；于上密封盖上中部设有与筒体内部相通的第二空气进口。所述高压电极上端的外侧壁面上沿径向向远离圆筒的方向设有圆环状凸台，圆环状凸台伸入绝缘筒体侧壁内，且于圆环状凸台外侧壁面与绝缘筒体壁面材料间留有间隙；燃料和空气混合物入口或第一空气入口的入口轴线与筒体的内壁面相切是指入口轴线与筒体内壁面的圆形径向截面相切。于所述上密封盖和下密封盖上分别沿径向设有相对应的凸起，于上密封盖和下密封盖上的对应凸起之间设有采用导电材料制成的连接杆，于连接杆外部套设有绝缘材料管或涂敷有绝缘材料层。绝缘材料为绝缘陶瓷，导电材料为导电金属。所述燃料为甲醇、乙醇、汽油、柴油四种液体燃料中的一种或二种以上。于下密封盖中部设有物料出口。反应器结构：①增加壁面空气与顶端空气两路进气管路，实现壁面空气、顶端空气以及空气与燃料三路进料方式，目的防止燃料附着于器壁引起积碳现象发生；②考虑高压电极与绝缘陶瓷热胀系数不同，预留高压电极膨胀空间，目的是防止高压电极高温线胀裂绝缘陶瓷，引起合成气泄露；③固定螺杆外部套陶瓷管，目的是防止高压电极高温下与金属固定杆发生爬电与击穿现象。上述反应器以汽油、柴油、甲醇、乙醇为目标重整物，在特定的氧碳比(O/C)条件下，优选的，顶端空气、壁面空气、空气浴燃料中的空气按照1:3:2的进料方式，一方面增大了等离子体区域，使活性粒子分布更均匀，反应物停留时间更长，确保燃料与等离子体充分接触，从而增大了反应器的燃料处理量；另一方面防止未反应的燃料附着于反应器器壁，避免了反应器中积碳现象的发生，特别是避免了高压电极附近积碳导致的放电不稳定。实验发现等离子体重整甲醇、乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器，包括一采用绝缘材料制成的上下二端开口的中空圆形筒体，于筒体上开口端设有上密封盖，上密封盖与筒体上开口端密闭连接，于筒体下开口端设有采用导电材料制成的下密封盖，下密封盖与筒体下开口端密闭连接；于筒体内的中下部设有与其同轴的、中空的圆筒状高压电极，高压电极外壁面与筒体内壁面间留有间隙，高压电极下开口端的端面与下密封盖间留有间隙，高压电极与外部高压电源的高压输出端相连，下密封盖接地，于高压电极与下密封盖之间形成高电场强度区域，其特征在于：/n于高压电极与下密封盖间有间隙所在的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的燃料和空气混合物入口，燃料和空气混合物入口的轴线与筒体的内壁面相切；/n于高压电极与上密封盖之间、靠近上密封盖的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的第一空气入口，第一空气入口的轴线与筒体的内壁面相切；/n于上密封盖上中部设有与筒体内部相通的第二空气进口。/n

【技术特征摘要】
1.一种等离子体重整液体燃料制备合成气的反应器，包括一采用绝缘材料制成的上下二端开口的中空圆形筒体，于筒体上开口端设有上密封盖，上密封盖与筒体上开口端密闭连接，于筒体下开口端设有采用导电材料制成的下密封盖，下密封盖与筒体下开口端密闭连接；于筒体内的中下部设有与其同轴的、中空的圆筒状高压电极，高压电极外壁面与筒体内壁面间留有间隙，高压电极下开口端的端面与下密封盖间留有间隙，高压电极与外部高压电源的高压输出端相连，下密封盖接地，于高压电极与下密封盖之间形成高电场强度区域，其特征在于：
于高压电极与下密封盖间有间隙所在的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的燃料和空气混合物入口，燃料和空气混合物入口的轴线与筒体的内壁面相切；
于高压电极与上密封盖之间、靠近上密封盖的筒体侧壁面上设有与筒体内部相通的第一空气入口，第一空气入口的轴线与筒体的内壁面相切；
于上密封盖上中部设有与筒体内部相通的第二空气进口。


2.按照权利要求1所述反应器，其特征在于：
所述高压电极上端的外侧壁面上沿径向向远离圆筒的方向设有圆环状凸台，圆环状凸台伸入绝缘筒体侧壁内，且于圆环状凸台外侧壁面与绝缘筒体壁面材料间留有间隙；
燃料和空气混合物入口或第一空气入口的入口轴线与筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，刘一荻，孙公权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21