[发明专利]等离子体液化装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质液化，尤其是涉及一种等离子体液化装置。

背景技术

生物质能源是可再生、可替代化石能源、可转化成液态和气态燃料以及其它化工原料或产品的碳资源的能源。生物质液化技术是最具有发展潜力的生物质能利用技术之一。目前生物质直接液化技术有高压液化技术、快速热解液化技术、常压下液化剂液化技术等，而液化剂液化主要有苯酚液化和多元醇液化。与此同时，临界技术、微波技术等也被引入到生物质液化中来。然而就目前的生物质液化工艺而言，主要是采取高温高压的方式，存在耗能高、成本高等缺点；而液化剂液化技术需要给反应加热，液化时间长且液化率不高。等离子体由电子、离子、原子、分子、激发态活性物组成，拥有独特的化学活性和高反应性，使得许多传统方法不易或不可能实现的化学反应变为可能。人们开始尝试将等离子体技术应用到生物质热转化技术中。Steinberg等(Steinberg M.Conversion of fossil and biomass fuels to electric power and transportation fuels by high efficiency integrated plasma fuel cell(IPFC)energy cycle[J].Hydrogen Energy,2006,31(3):405－411)利用等离子体技术将矿石燃料和生物质转化为电能、氢和液体燃料。Yi Weiming等(Yi Weiming,Bai Xueyuan,Xiu Shuangning,et al.Thedevolatilization charactertics of[J].Journal of Engineering Thermophysics,2006,27(2):135－138.(in Chinese with English abstract))利用高温等离子体对生物质的快速热解液化进行了研究。Tang等(Tang L,Huang H.Biomass gasification using capacitively coupled RF plasma technology[J].Fuel,2005,84(16):2055－2063)利用木屑为原料，采用射频电容耦合等离子体技术，实现生物质的气化。Rusen Zhou等(Zhou,R.,et al.Fast liquefaction of bamboo shoot shell with liquid-phase Microplasma assisted technology.Bioresour.Technol.2016,http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.07.042)利用等离子体辅助液化剂快速液化笋壳。

发明内容

本发明的目的在于针对Rusen Zhou等公开的液化放电装置存在不易放电等缺点，提供可实现生物质快速液化，缩短液化时间，提高液化率，减少催化剂的量，得到富含酚化衍生物或羟基等活性集团液化产物的一种等离子体液化装置。

本发明设有反应腔体、绝缘盖、电极移动槽、搅拌器、外电极、绝缘套管、内电极、交流电源、气瓶、直流电源；所述反应腔体置于搅拌器上；所述反应腔体装入反应的生物质、溶剂、催化剂和磁子，绝缘盖盖于反应腔体上，绝缘盖上设有电极移动槽，电极移动槽供电极左右移动，改变电极距离，可有不同的放电区域，绝缘套管设于外电极与内电极之间；内电极设有高压内电极和接地内电极，内电极用于介质阻挡放电，外电极也设有高压外电极和接地外电极，外电极用于弧光放电；绝缘套管与气瓶连接，气瓶内装惰性气体，用于内电极介质阻挡放电产生等离子体；绝缘盖中间设有供排气的出气孔；高压外电极与直流电源高压电极连接，接地外电极与直流电源接地极连接。

所述反应腔体的内径可为2～250cm，厚度可为1～100mm，高度可为2～350cm，反应腔体可采用陶瓷、刚玉、石英、聚四氟乙烯之一制作。

所述绝缘盖的厚度可为2～60mm，直径可为5～250cm，绝缘盖可采用陶瓷、刚玉、石英、聚四氟乙烯之一制作。

所述外电极的内径可为2～20mm，外径可为3～40mm，长度可为5～350cm，材质为耐高温性能良好的铜、银、钨等，外电极置于电极移动槽内在步进电机的带动下左右可移动距离为0.1～30cm；外电极内部由绝缘套管和高压内电极组成，接地外电极内部由绝缘套管和接地内电极组成。