多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置及其工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及清潔能源領(lǐng)域，尤其涉及多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置及其工藝，包括：將CO2、煤、O2、水蒸汽送進(jìn)多等離子體炬制氫發(fā)生器（3）內(nèi)制氫；將CO2、煤、O2、水蒸汽、H2送進(jìn)多等離子體炬制油合成器（6）、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器（18）分別進(jìn)行液化反應(yīng)、甲烷化反應(yīng)；捕集CO2送CO2脫氧器（14）進(jìn)行脫氧反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果在于：1、任何煤種都可以，包括生活垃圾、有機(jī)質(zhì)、污泥都可以做為原料使用；2、原料消耗少：節(jié)煤50—85%，節(jié)水50—75%，不產(chǎn)生污水；3、轉(zhuǎn)化率提高：30%以上；4、CO2全部捕集使用；5、設(shè)備投資節(jié)約60—90%；6、節(jié)約用地20—50%；7、降低生產(chǎn)成本30—60%；8、工藝流程少：設(shè)備不容易出故障；9、適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置及其工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及清潔能源領(lǐng)域，尤其涉及多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行直接液化與間接液化煤制油技術(shù)的主要缺陷:
[0003]1、對煤質(zhì)要求高:如直接液化對煤種要求很高，我國只有少數(shù)幾個地區(qū)的煤炭適合。對煤質(zhì)的高要求，如:
[0004](I)煤化程度
[0005]煤化程度越深，加氫液化越難。高等揮發(fā)煙煤(長焰煤、氣煤)和年輕褐煤是比較適宜的液化原料，中等變質(zhì)程度以上的很難液化。
[0006](2)煤巖組成
[0007]鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組是活性組分，易加氫液化，而惰質(zhì)組難液化或根本不能液化。
[0008]( 3 )礦物質(zhì)組成及含量
[0009]礦物質(zhì)的含量越低越好，5%左右最好，最大不超過10%。
[0010]2、原料消耗大:制I噸油產(chǎn)品，需耗煤3—6噸，需耗水7—12噸，產(chǎn)生污水4一6噸。
[0011]3、轉(zhuǎn)化率低:40— 60%。
[0012]4、大量CO2浪費(fèi):制I噸油產(chǎn)品，需產(chǎn)生排放CO2量6—12噸。
[0013]5、設(shè)備投資大:平均每I萬噸需設(shè)備投資1.2一1.8億兀。
[0014]6、占地面積大:因工藝繁雜，造成土地不能集約使用。
[0015]7、生產(chǎn)成本高:制I噸油產(chǎn)品，需3500— 6500元。
[0016]8、工藝流程多:設(shè)備容易出故障。
[0017]9、單條生產(chǎn)線規(guī)模小:單條生產(chǎn)線年制油在20萬噸以下。
[0018]現(xiàn)行煤制天然氣的幾種技術(shù)，也存在這9大主要問題。尤其設(shè)備投資更大，如年產(chǎn)40億立方煤制天然氣項(xiàng)目，需設(shè)備投資240— 300億元。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0019] 本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置及其工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)原料多樣化、轉(zhuǎn)化率高、投資少、處理規(guī)模大的同時(shí)，使原料得到合理利用、循環(huán)利用。
[0020]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，包括:C02保溫罐、螺桿傳感送煤器、O2儲罐、水蒸汽儲罐、H2儲罐、CO2脫氧器、多等離子體炬制氫發(fā)生器、多等離子體炬制油合成器、脫雜凈化分離器、加H2微波分餾器、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器、二級CH4發(fā)生器、三級CH4發(fā)生器、CH4冷卻器、CH4儲罐、汽油儲罐、柴油儲罐；所述CO2保溫罐、螺桿傳感送煤器、O2儲罐、水蒸汽儲罐與多等離子體炬制氫發(fā)生器、多等離子體炬制油合成器、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器連通，H2儲罐與多等離子體炬制氫發(fā)生器、多等離子體炬制油合成器、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器連通，多等離子體炬制油合成器、脫雜凈化分離器、加H2微波分餾器依次連通，加H2微波分餾器與汽油儲罐、柴油儲罐連通；多等離子體炬制甲烷發(fā)生器、二級CH4發(fā)生器、三級CH4發(fā)生器、CH4冷卻器、CH4儲罐依次連通，加H2微波分餾器、三級CH4發(fā)生器與水蒸汽儲罐連通，多等離子體炬制油合成器、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器與CO2脫氧器、螺桿傳感送煤器)連通，CO2脫氧器與O2儲罐連通。
[0021]作為優(yōu)選，所述多等離子體炬制氫發(fā)生器包括等離子體炬、文丘里催化器、循環(huán)彎管、送煤管、蒸汽鍋爐、余熱鍋爐、H2凈化器、水蒸汽儲罐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器、水蒸汽進(jìn)口、O2進(jìn)口、螺桿出灰渣口 ；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛頂端設(shè)有蒸汽鍋爐、余熱鍋爐、H2凈化器，蒸汽鍋爐與蒸汽輪機(jī)連接為發(fā)電機(jī)發(fā)電，余熱鍋爐與水蒸汽儲罐連接，H2凈化器與H2儲罐連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器，文丘里催化器與等離子體炬連接，CO2保溫罐與等離子體炬、螺桿傳感送煤器連接，螺桿傳感送煤器通過送煤管將CO2送入多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛，多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管，循環(huán)彎管與送煤管連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有水蒸汽進(jìn)口，水蒸汽儲罐與水蒸汽進(jìn)口連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有O2進(jìn)口，O2進(jìn)口與O2儲罐連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛底部設(shè)有螺桿出灰渣口。
[0022]作為優(yōu)選，所述多等離子體炬制油合成器包括:等離子體炬、文丘里催化器、循環(huán)彎管、送煤管、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器、加H2進(jìn)氣口、加水蒸汽進(jìn)氣口、加O2進(jìn)氣口 ；多等離子體炬制油合成器爐膛頂端與CO2脫氧器連接，CO2脫氧器與碳黑回收器、O2儲罐連接；多等離子體炬制油合成器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器，文丘里催化器與等離子體炬連接，CO2保溫罐與等離子體炬、螺桿傳感送煤器連接，螺桿傳感送煤器通過送煤管將CO2送入多等離子體炬制油合成器爐膛，多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管，循環(huán)彎管與送煤管連接；多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制油合成`器爐膛與循環(huán)溶劑池連接，多等離子體炬制油合成器爐膛底部與脫雜凈化分離器連接。送煤管上設(shè)有加H2進(jìn)氣口、加水蒸汽進(jìn)氣口、加O2進(jìn)氣口，加O2進(jìn)氣口與O2儲罐連接。
[0023]作為優(yōu)選，所述多等離子體炬制甲烷發(fā)生器由等離子體炬、文丘里催化器、循環(huán)彎管、送煤管、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器、加H2進(jìn)氣口、加O2進(jìn)氣口組成；多等離子體炬制油合成器爐膛頂端與CO2脫氧器、二級CH4發(fā)生器連接，二級CH4發(fā)生器與三級CH4發(fā)生器連接，CO2脫氧器與碳黑回收器、O2儲罐連接；多等離子體炬制油合成器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器，文丘里催化器與等離子體炬連接，CO2保溫罐與等離子體炬、螺桿傳感送煤器連接，螺桿傳感送煤器通過送煤管將CO2送入多等離子體炬制油合成器爐膛，多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管，循環(huán)彎管與送煤管連接；多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制油合成器爐膛與循環(huán)溶劑池連接，多等離子體炬制油合成器爐膛底部與脫雜凈化分離器連接。送煤管上設(shè)有加H2進(jìn)氣口、加O2進(jìn)氣口，加O2進(jìn)氣口與O2儲罐連接。
[0024]作為優(yōu)選，所述的等離子體炬包括:空心陰極底座、凹凸陰極、一陽極、二陽極、長增壓筒、陰極冷卻循環(huán)水、陽極冷卻循環(huán)水、長增壓筒冷卻循環(huán)水、載體風(fēng)、電極催化芯、絕緣體、直流電源、高壓脈沖電源、高壓脈沖器；所述載體風(fēng)包括:第一路載體風(fēng)、第二路載體風(fēng)、第三路載體風(fēng)、第四路載體風(fēng)、第五路載體風(fēng)；所述空心陰極底座、凹凸陰極、一陽極、二陽極、長增壓筒依次排列并且左右對稱，所述直流電源的陰極與一側(cè)的空心陰極底座、凹凸陰極連接，直流電源的陽極與同側(cè)的一陽極、二陽極連接；所述高壓脈沖電源的陰極與另一側(cè)的空心陰極底座、凹凸陰極連接，高壓直流脈沖電源的陽極與同側(cè)的一陽極、二陽極連接；蜂窩狀的電極催化芯插在等離子炬催化器中央，一端通過絕緣體與高壓脈沖器連接；陰極冷卻循環(huán)水流經(jīng)左右兩側(cè)的空心陰極底座、凹凸陰極，陽極冷卻循環(huán)水流經(jīng)左右兩側(cè)的一陽極、二陽極，長增壓筒冷卻循環(huán)水流經(jīng)兩側(cè)的長增壓筒。
[0025]多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的工藝，包括以下步驟:
[0026]1)打開遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)電源開關(guān)；
[0027]2)打開CO2保溫罐、螺桿傳感送煤器、O2儲罐、水蒸汽儲罐閥門，分別將CO2、煤、02、水蒸汽送進(jìn)多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)制氫，生成的H2送H2儲罐，CO2送CO2保溫罐；多等離子體炬制氫發(fā)生器制氫反應(yīng)溫度為200— 1050°C，壓力為0.01-1OMPa ；
[0028]3) CO2保溫罐、螺桿傳感送煤器、O2儲罐、水蒸汽儲罐、H2儲罐分別將CO2、煤、O2、水蒸汽、H2送進(jìn)多等離子體炬制油合成器進(jìn)行液化反應(yīng)生成液化合成物；液化合成物送脫雜凈化分離器凈化后得到C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)和液體溶液:C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)送加H2微波分流器，H2儲罐將H2通入加H2微波分流器與C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)反應(yīng)生成粗油；粗油進(jìn)行油品分離；液體溶液送循環(huán)溶劑池供多等離子體炬制油合成器作為加氫溶劑循環(huán)應(yīng)用；
[0029]4) CO2保溫罐、螺桿傳感送煤器、O2儲罐、水蒸汽儲罐、H2儲罐分別將CO2、煤、O2、水蒸汽、H2送進(jìn)多等離子體炬制甲烷發(fā)生器進(jìn)行甲烷化反應(yīng)；將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器中CH4含量達(dá)到15 — 70%時(shí)送二級CH4發(fā)生器，二級CH4發(fā)生器中CH4含量達(dá)到70— 85%時(shí)送三級CH4發(fā)生器中繼續(xù)通入H2儲罐(4)輸出的H2制取CH4 ;三級CH4發(fā)生器將CH4送CH4冷卻器冷卻；
[0030]5)將多等離子體炬制油合成器捕集的CO2送CO2脫氧器進(jìn)行脫氧反應(yīng)，將O2送O2儲罐，C送碳黑回收器；將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器捕集的CO2送CO2脫氧器進(jìn)行脫氧反應(yīng)，將O2送O2儲罐，C送碳黑回收器。
[0031]作為優(yōu)選，步驟3)還包括催化劑，催化劑送入多等離子體炬制油合成器，催化劑為稀土鈦系化合物、稀土鐵系化合物中的一種或兩者混合物。
[0032]作為優(yōu)選，步驟4)還包括催化劑，催化劑送入多等離子體炬制甲烷發(fā)生器，催化劑為稀土鈦系化合物、稀土鐵系化合物中的一種或兩者混合物。
[0033]本發(fā)明的有益效果在于:1、任何煤種都可以，包括生活垃圾、有機(jī)質(zhì)、污泥都可以做為原料使用；2、原料消耗少:節(jié)煤50— 85%，節(jié)水50— 75%，不產(chǎn)生污水；3、轉(zhuǎn)化率提高:30%以上；4、CO2全部捕集使用；5、設(shè)備投資節(jié)約60—90% ;6、節(jié)約用地20—50% ;7、降低生產(chǎn)成本30— 60% ;8、工藝流程少:設(shè)備不容易出故障；9、適合大規(guī)模生產(chǎn):可幾倍或十幾倍地提高單條生產(chǎn)線年制油與制天然氣的生產(chǎn)能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是油與天然氣聯(lián)產(chǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；[0035]圖2是多等離子體炬碳?xì)溲跹h(huán)煤制油的工藝示意圖；
[0036]圖3是多等離子體炬碳?xì)溲跹h(huán)煤制天然氣的工藝示意圖；
[0037]圖4是多等離子體炬制氫發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5是多等離子體炬制油合成器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖6是多等離子體炬制甲烷發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖7是等離子體炬的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
[0042]多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，包括:C02保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、多等離子體炬制氫發(fā)生器3、H2儲罐4、催化劑5、多等離子體炬制油合成器6、脫雜凈化分離器7、加H2微波分餾器8、汽油儲罐9、柴油儲罐10、循環(huán)溶劑池11、硝基硫基塵渣池12、碳黑回收器13、CO2脫氧器14、O2儲罐15、水蒸汽儲罐16、遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)17、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18、二級CH4發(fā)生器19、三級CH4發(fā)生器20、CH4冷卻器21、冷卻水池22、CH4儲罐23 ;所述CO2保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、02儲罐15、水蒸汽儲罐16與多等離子體炬制氫發(fā)生器3、多等離子體炬制油合成器6、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18連通，H2儲罐4與多等離子體炬制氫發(fā)生器3、多等離子體炬制油合成器6、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18連通，多等離子體炬制氫發(fā)生器3、催化劑5、多等離子體炬制油合成器6依次連通，多等離子體炬制氫發(fā)生器3、催化劑5、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18依次連通，多等離子體炬制油合成器6、脫雜凈化分離`器7、加H2微波分懼器8依次連通,加H2微波分懼器8與汽油儲罐9、柴油儲罐10連通，脫雜凈化分離器7與循環(huán)溶劑池11、硝基硫基塵渣池12連通；多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18、二級CH4發(fā)生器19、三級CH4發(fā)生器20、CH4冷卻器21、CH4儲罐23依次連通，三級CH4發(fā)生器20還與冷卻水池22連通；加H2微波分餾器8、三級CH4發(fā)生器20與水蒸汽儲罐16連通，多等離子體炬制油合成器6、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18與CO2脫氧器14、碳黑回收器13連通，碳黑回收器13中的碳供多等離子體炬制油合成器6循環(huán)使用，或直接作為碳黑產(chǎn)品出售；C02脫氧器14與O2儲罐15連通。
[0043]為了提高產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，節(jié)約土地，降低設(shè)備投資，降低生產(chǎn)成本和運(yùn)營成本，優(yōu)選油與天然氣聯(lián)產(chǎn)方式，如圖1所示:
[0044]優(yōu)選5個多等離子體炬制氫發(fā)生器3制氫，統(tǒng)一送4儲罐4，供制油與天然氣使用。
[0045]優(yōu)選3個多等離子體炬制油合成器6串聯(lián)直接液化制油。
[0046]優(yōu)選5個多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18串聯(lián)直接制天然氣。
[0047]優(yōu)選催化劑為稀土鈦系化合物、稀土鐵系化合物中的一種或兩者混合物。
[0048]圖2是多等離子體炬碳?xì)溲跹h(huán)煤制油工藝示意圖，圖中裝置包括:C02保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、多等離子體炬制氫發(fā)生器3、H2儲罐4、催化劑5、多等離子體炬制油合成器6、脫雜凈化分離器7、加H2微波分餾器8、汽油儲罐9、柴油儲罐10、循環(huán)溶劑池11、硝基硫基塵渣池12、碳黑回收器13、CO2脫氧器14、O2儲罐15、水蒸汽儲罐16、遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)17。螺桿傳感送煤器2的煤吹送CO2保溫罐I的CO2進(jìn)入多等離子體炬制氫發(fā)生器
3、多等離子體炬制油合成器6，催化劑5與多等離子體炬制氫發(fā)生器3、多等離子體炬制油合成器6連接，多等離子體炬制油合成器6與脫雜凈化分離器7連接，脫雜凈化分離器7與加H2微波分餾器8、循環(huán)溶劑池11、硝基硫基塵渣池12連接，循環(huán)溶劑池11與多等離子體炬制油合成器6連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器3制出的氫氣送H2儲罐4，H2儲罐4的H2一部分送多等離子體炬制油合成器6,另一部分送加H2微波分懼器8,加H2微波分懼器8與汽油儲罐9、柴油儲罐10、水蒸汽儲罐16連接，水蒸汽儲罐16與多等離子體炬制氫發(fā)生器
3、多等離子體炬制油合成器6連接；多等離子體炬制油合成器6還與CO2脫氧器14連接，CO2脫氧器14脫氧后的O2通過O2儲罐15存儲并輸送至多等離子體炬制氫發(fā)生器3，CO2脫氧器14脫氧后的碳由碳黑回收器13回收并與螺桿傳感送煤器2輸出的煤一起加入循環(huán)反應(yīng)。
[0049]實(shí)施步驟:
[0050]I)打開遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)17電源開關(guān)，以及有關(guān)系統(tǒng)循環(huán)水開關(guān)；
[0051]2)依次打開CO2保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、O2儲罐15、水蒸汽儲罐16閥門，分別將CO2、煤、水蒸汽、O2等送進(jìn)多等離子體炬制氫發(fā)生器3內(nèi)進(jìn)行制氫；
[0052]優(yōu)選CO2保溫罐I保持CO2氣體溫度200—1050°C，熱能來源可以是直接捕集高溫狀態(tài)下的CO2送進(jìn)CO2保溫罐1，或通過熱交換加溫CO2氣體后進(jìn)CO2保溫罐I ;
[0053]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器3制氫反應(yīng)溫度200— 1050°C，壓力0.01 — IOMPa ；
[0054]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器3完成的主要反應(yīng)有:
[0055]C02+C (煤)-2C0 (I)
[0056]C0+02-CO2(2)
[0057]CCHH2O-H2+C02(3)
[0058]反應(yīng)式(I)為催化反應(yīng)，將C02+C (煤)直接轉(zhuǎn)化成CO ；
[0059]反應(yīng)式(2)為氧化反應(yīng)，將約2 — 15%C0燃燒，為多等離子體炬制氫發(fā)生器3增加反應(yīng)溫度，達(dá)到最大限度節(jié)省電能消耗的目的；
[0060]反應(yīng)式(3)為直接制氫反應(yīng)，85— 95%C0與H2O (水蒸汽)反應(yīng)產(chǎn)生H2+C02，經(jīng)通氫分子篩分離將CO2送CO2保溫罐I循環(huán)使用；將H2送H2儲罐4，一部分H2送多等離子體炬制油合成器6內(nèi)直接合成液化,一部分H2送加H2微波分懼器8內(nèi)精制油類產(chǎn)品；
[0061]3)將CO2、煤、水蒸汽、O2等送進(jìn)多等離子體炬制油合成器6內(nèi)進(jìn)行直接液化反應(yīng)；
[0062]優(yōu)選多等離子體炬制油合成器6直接液化合成溫度200— 480°C，壓力3 — 32MPa ；
[0063]優(yōu)選多等離子體炬制油合成器6完成除反應(yīng)式(I)、(2)、(3)外，主要反應(yīng)為直接液化產(chǎn)生烴類(粗油)產(chǎn)品:
[0064]C02+C (煤、碳黑)+H20 (水蒸汽)+H2+02——C5_18H10_36+H20 (4)
[0065]nC0+2n H2 — n H20+Cn Η2η(5)
[0066]nC0+(2n+l)H2 — η H20+Cn Η2η (6)
[0067]反應(yīng)式(4)為直接液化反應(yīng)；
[0068]反應(yīng)式(5)、(6)為同步間 接液化反應(yīng)；
[0069]本發(fā)明通過反應(yīng)式(4)、(5)、(6)幾乎同步反應(yīng)，能明顯提高汽油辛烷值與柴油十六辛烷值20%以上，大大提高油品質(zhì)量；
[0070]4)將多等離子體炬制油合成器6合成液化物中C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)含量達(dá)到30—80%時(shí)，將烴類物質(zhì)送脫雜凈化分離器7凈化分離，其中:[0071 ] 將凈化后的C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)送加H2微波分餾器8繼續(xù)加H2反應(yīng)；
[0072]將除塵渣和脫硫、脫硝的塵渣硫硝物質(zhì)送硝基硫基塵渣池12，供做硝基硫基肥料原料；
[0073]將凈化后多余H2經(jīng)H2管道送加H2微波分餾器8內(nèi)精制油類產(chǎn)品；
[0074]將凈化后以含有石腦油等物質(zhì)為主的液體溶液送循環(huán)溶劑池11，供多等離子體炬制油合成器6作為加氫溶劑循環(huán)應(yīng)用；
[0075]5)將加H2微波分餾器8合成的粗油進(jìn)行油品分離，將分餾的C5_nH1(l_22 (汽油)送汽油儲罐9，將分餾的C12_18H24_36 (柴油)送柴油儲罐10。
[0076]本發(fā)明煤制油工藝優(yōu)選完成反應(yīng)的主要機(jī)理為:
[0077]等離子體熱裂解反應(yīng)一加氫反應(yīng)一脫雜原子反應(yīng)一油品。
[0078]1、煤+CO2等離子體加氫在多等離子體炬制油合成器6內(nèi)直接液化過程中，在200— 300°C時(shí)，煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)中鍵能最弱的部分開始斷裂轉(zhuǎn)化成自由基碎片:R-CH2-CH2-R' vR —CH2+R' -CH2 ；
[0079]2、煤在CO2等離子體熱解過程中，生成的游離基從供氫溶劑中取得氫而穩(wěn)定下來，生成分子量較小的以c5_18H1(l_36為主的烴類產(chǎn)物；
[0080]3、煤中的有機(jī)質(zhì)中的雜原子如0、N、S在加氫的條件下能與氫反應(yīng)，分別生成H20、H2S, NH3等，對提高煤加氫 液化產(chǎn)品的質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境很重要；同時(shí)H2S、NH3經(jīng)脫雜凈化分離器7脫硝脫硫凈化處理，可生產(chǎn)硝基硫基肥料。
[0081]本發(fā)明H2S、NH3也可以在脫雜凈化分離器7內(nèi)用高壓脈沖凈化器進(jìn)行脫硫、脫硝，同時(shí)回收H2循環(huán)利用。
[0082]主要反應(yīng)為:
[0083]H2S-H2+S(6)
[0084]2NH3-3H2+N2(7)；
[0085]6)將多等離子體炬制油合成器6捕集的CO2送CO2脫氧器14進(jìn)行脫氧反應(yīng):將O2送O2儲罐15，供多等離子體炬制氫發(fā)生器3和多等離子體炬制油合成器6循環(huán)使用；將C送碳黑回收器13，供多等離子體炬制油合成器6循環(huán)使用，或直接作為碳黑產(chǎn)品出售；
[0086]CO2脫氧器14完成主要反應(yīng):
[0087]CO2——C (碳黑)+02 (8)
[0088]本發(fā)明從多等離子體炬制氫發(fā)生器3和多等離子體炬制油合成器6兩處捕集的CO2，在密閉環(huán)境下100%回收，實(shí)現(xiàn)C、O2資源化循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)煤、節(jié)能目的。
[0089]本發(fā)明經(jīng)脫雜凈化分離器7處理，用塵渣硝硫物質(zhì)做硝基硫基肥料，實(shí)現(xiàn)污染物近零排放，達(dá)到環(huán)保清潔能源目的。
[0090]本發(fā)明催化劑為價(jià)格低廉的稀土鈦系化合物或稀土鐵系化合物，或2者混合物。
[0091]圖3是多等離子體炬碳?xì)溲跹h(huán)煤制天然氣的工藝示意圖，圖中裝置包括:C02保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、多等離子體炬制氫發(fā)生器3、H2儲罐4、催化劑5、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18、二級CH4發(fā)生器19、三級CH4發(fā)生器20、CH4冷卻器21、冷卻水池22、CH4儲罐23、硝基硫基塵渣池12、碳黑回收器13、CO2脫氧器14、O2儲罐15、水蒸汽儲罐16、遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)17。螺桿傳感送煤器2的煤吹送CO2保溫罐I的CO2進(jìn)入多等離子體炬制氫發(fā)生器3、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18，催化劑5與多等離子二級CH4發(fā)生器19連接，二級CH4發(fā)生器19與三級CH4發(fā)生器20連接，三級CH4發(fā)生器20與水蒸汽儲罐16、CH4冷卻器21連接，CH4冷卻器21與冷卻水池22、CH4儲罐23連接，水蒸汽儲罐16與多等離子體炬制氫發(fā)生器3、多多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18連接，多等離子體炬制氫發(fā)生器3制出的氫氣送H2儲罐4，H2儲罐4的H2送多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18、二級CH4發(fā)生器19、三級CH4發(fā)生器20 ;多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18還與CO2脫氧器14連接，CO2脫氧器14脫氧后的O2通過O2儲罐15存儲并輸送至多等離子體炬制氫發(fā)生器3，CO2脫氧器14脫氧后的碳由碳黑回收器13回收并與螺桿傳感送煤器2輸出的煤一起加入循環(huán)反應(yīng)。
[0092]實(shí)施步驟:
[0093]I)打開遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)17電源開關(guān)，以及有關(guān)系統(tǒng)循環(huán)水開關(guān)；
[0094]2)依次打開CO2保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、O2儲罐15、水蒸汽儲罐16閥門，分別將CO2、煤、O2等送進(jìn)多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18內(nèi)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)；
[0095]優(yōu)選多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18甲烷化反應(yīng)溫度200— 750°C，壓力0.01—25MPa ；
[0096]優(yōu)選多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18完成的主要反應(yīng)有:
[0097]C02+C (煤)-2C0(I)
[0098]C0+02-CO2(2)
[0099]反應(yīng)式(I)為催化反應(yīng)，將C02+C (煤)直接轉(zhuǎn)化成CO ；
[0100]反應(yīng)式(2)為氧化反應(yīng)，將約2 — 15%C0燃燒，為多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18增加反應(yīng)溫度，達(dá)到最大限度節(jié)省電能消耗的目的；
[0101]co2+c (煤、碳黑)+h2o (水蒸汽)+h2+o2——CH4+H20 (9)
[0102]C0+3H2 — CH4+H20(10)
[0103]反應(yīng)式(9)為直接甲烷化反應(yīng)；
[0104]反應(yīng)式(10)為同步甲燒化反應(yīng)；
[0105]3)將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18中CH4含量達(dá)到15 — 70%時(shí)，送二級CH4發(fā)生器19和三級CH4發(fā)生器20中繼續(xù)加H2制取CH4 ；
[0106]優(yōu)選二級CH4發(fā)生器18中CH4含量達(dá)到70— 85%時(shí)送三級CH4發(fā)生器20中繼續(xù)加H2制取CH4 ；
[0107]將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18除塵渣和脫硫、脫硝的塵渣硫硝物質(zhì)送硝基硫基塵渣池12，供做硝基硫基肥料原料；
[0108]4)將三級CH4發(fā)生器20高含量CH4送CH4冷卻器21冷卻，冷卻水送冷卻水池22循環(huán)利用。冷卻后CH4送CH4儲罐23 ；
[0109]優(yōu)選CH4冷卻器21溫度20°C以下；
[0110]優(yōu)選送CH4儲罐23的CH4含量達(dá)到94%以上；
[0111]5)將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18捕集的CO2送CO2脫氧器14進(jìn)行脫氧反應(yīng)。將O2送O2儲罐15，供多等離子體炬制氫發(fā)生器3和多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18循環(huán)使用；將C送碳黑回收器13，供多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18循環(huán)使用，或直接作為碳黑產(chǎn)品出售；
[0112]CO2脫氧器14完成主要反應(yīng):
[0113]CO2——C (碳黑)+02 (8)[0114]本發(fā)明通過三級加氫方式直接制天然氣，工藝簡單易行，充分實(shí)現(xiàn)碳、氫、氧循環(huán)利用和污染近零排放。
[0115]圖4是多等離子體炬制氫發(fā)生器3的結(jié)構(gòu)示意圖，多等離子體炬制氫發(fā)生器3由等離子體炬24、文丘里催化器25、循環(huán)彎管26、送煤管27、蒸汽鍋爐28、余熱鍋爐29、H2凈化器30、水蒸汽儲罐31、蒸汽輪機(jī)32、發(fā)電機(jī)33、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34、水蒸汽進(jìn)口 35、O2進(jìn)口 36、螺桿出灰渣口 37組成；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛頂端設(shè)有蒸汽鍋爐28、余熱鍋爐29、H2凈化器30，蒸汽鍋爐28與蒸汽輪機(jī)32連接為發(fā)電機(jī)33發(fā)電，余熱鍋爐29與水蒸汽儲罐31連接，H2凈化器30與H2儲罐4連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器25，文丘里催化器25與等離子體炬24連接，CO2保溫罐I與等離子體炬24、螺桿傳感送煤器2連接，螺桿傳感送煤器2通過送煤管27將CO2送入多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛，多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管26，循環(huán)彎管26與送煤管27連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有水蒸汽進(jìn)口 35，水蒸汽儲罐31與水蒸汽進(jìn)口 35連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有O2進(jìn)口 36，O2進(jìn)口 36與O2儲罐15連接；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛底部設(shè)有螺桿出灰渣口 37。
[0116]實(shí)施步驟:
[0117]I)打開等離子體炬24電源和循環(huán)水閥門；
[0118]2)依次打開CO2儲罐14、O2儲罐15、水蒸汽儲罐31、螺桿傳感送煤器2閥門，將CO2, O2、水蒸汽和煤送進(jìn)多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3進(jìn)行直接氫；
[0119]優(yōu)選CO2保溫罐I保持CO2氣體溫度200—1050°C。熱能來源可以是直接捕集高溫狀態(tài)下的CO2送進(jìn)CO2保溫罐1，或通過熱交換加溫CO2氣體后進(jìn)CO2保溫罐I ;
[0120]優(yōu)選多等離子體炬制`氫發(fā)生器3制氫反應(yīng)溫度200— 1050°C，壓力0.01 — IOMPa ；
[0121]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器3完成的主要反應(yīng)有:
[0122]C02+C (煤)-2C0 (I)
[0123]C0+02-CO2(2)
[0124]CCHH2O-H2+C02(3)
[0125]反應(yīng)式(I)為催化反應(yīng)，將C02+C (煤)直接轉(zhuǎn)化成CO ；
[0126]反應(yīng)式(2)為氧化反應(yīng)，將約2 — 15%C0燃燒，為多等離子體炬制氫發(fā)生器3增加反應(yīng)溫度，達(dá)到最大限度節(jié)省電能消耗的目的；
[0127]反應(yīng)式(3)為直接制氫反應(yīng)，85— 98%C0與H2O (水蒸汽)反應(yīng)產(chǎn)生H2+C02，經(jīng)通氫分子篩分離將CO2送CO2保溫罐I循環(huán)使用。將H2送H2凈化器30凈化后送H2儲罐4 ；
[0128]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3上部溫度為500— 1050°C ；
[0129]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3中部溫度為400°C以上；
[0130]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3下部溫度為200— 300°C以上；
[0131]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3壓力0.1KPa-12MPa ；
[0132]優(yōu)選多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3高度2 — 80米，內(nèi)徑Φ0.5—50米；
[0133]優(yōu)選循環(huán)彎管5進(jìn)口氣體溫度300°C以上；
[0134]本發(fā)明循環(huán)彎管26優(yōu)點(diǎn)，一是利用多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3的高溫氣體送進(jìn)送煤管27，給煤粉直接預(yù)熱，有利于CO2+煤催化反應(yīng)。二是形循環(huán)成渦，有效克服普通氣化爐送煤不順暢的缺陷；
[0135]優(yōu)選等離子體炬24排列為I一 10層，每層I—12個；
[0136]優(yōu)選等離子體炬24每層4個一組，形成渦流切圓式反應(yīng)氣流；
[0137]優(yōu)選等離子體炬24功率50KW — 3MW ;
[0138]優(yōu)選蒸汽鍋爐28蒸汽出口溫度300— 705 °C ；
[0139]優(yōu)選余熱鍋爐29蒸汽出口溫度150°C以上；
[0140]3 )將蒸汽鍋爐28蒸汽送蒸汽輪機(jī)32供發(fā)電機(jī)33發(fā)電；
[0141]4)余熱鍋爐29蒸汽送水蒸汽儲罐31后經(jīng)水蒸汽進(jìn)口 35送進(jìn)多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3;
[0142]5)打開遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34電源，在線監(jiān)測多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3上、中、下部溫度、壓強(qiáng)、氣體成分，以及超溫、超壓自動防爆報(bào)警或超低溫、超低壓自動報(bào)警；
[0143]6)將多等離子體炬制氫發(fā)生器內(nèi)膛3的灰渣，從螺桿出灰渣口 37處排出。
[0144]圖5是多等離子體炬制油合成器6的結(jié)構(gòu)示意圖，多等離子體炬制油合成器6由等離子體炬24、文丘里催化器25、循環(huán)彎管26、送煤管27、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34、加H2進(jìn)氣口38、加水蒸汽進(jìn)氣口 39、加O2進(jìn)氣口 40組成；多等離子體炬制油合成器爐膛頂端與CO2脫氧器14連接，CO2脫氧器 14與碳黑回收器13、02儲罐15連接；多等離子體炬制油合成器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器25，文丘里催化器25與等離子體炬24連接，CO2保溫罐I與等離子體炬24、螺桿傳感送煤器2連接，螺桿傳感送煤器2通過送煤管27將CO2送入多等離子體炬制油合成器爐膛，多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管26，循環(huán)彎管26與送煤管27連接；多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制油合成器爐膛與循環(huán)溶劑池11連接，多等離子體炬制油合成器爐膛底部與脫雜凈化分離器7連接。送煤管27上設(shè)有加H2進(jìn)氣口 38、加水蒸汽進(jìn)氣口 39、加O2進(jìn)氣口 40，加O2進(jìn)氣口 40與O2儲罐15連接。
[0145]實(shí)施步驟:
[0146]I)打開等離子體炬24電源和循環(huán)水閥門；
[0147]2)依次打開H2儲罐4、C02儲罐1、02儲罐15、水蒸汽儲罐31、螺桿傳感送煤器2閥門，將H2、CO2, O2、水蒸汽和煤送進(jìn)多等離子體炬制油合成器6進(jìn)行直接液化反應(yīng)；
[0148]優(yōu)選H2從加H2進(jìn)氣口 38送進(jìn)；
[0149]優(yōu)選CO2從等離子體炬24載體風(fēng)送進(jìn)；
[0150]優(yōu)選水蒸汽從加水蒸汽進(jìn)氣口 39送進(jìn)；
[0151 ] 優(yōu)選O2從加O2進(jìn)氣口 40送進(jìn)；
[0152]優(yōu)選多等離子體炬制油合成器6直接液化溫度200— 480°C，壓力3 — 32MPa ；
[0153]優(yōu)選多等離子體炬制油合成器6完成除反應(yīng)式(I)、(2)、(3)外，主要反應(yīng)為直接液化產(chǎn)生烴類(粗油)產(chǎn)品:
[0154]C02+C (煤、碳黑)+H20 (水蒸汽)+H2+02——C5_18H10_36+H20 (4)
[0155]nC0+2n H2 — n H20+CnH2n(5)
[0156]nC0+(2n+l)H2 — η H20+CnH2n(6)
[0157]反應(yīng)式(4)為直接液化反應(yīng)；
[0158]反應(yīng)式(5 )、( 6 )為同步間接液化反應(yīng)；[0159]本發(fā)明通過反應(yīng)式(4)、(5)、(6)幾乎同步反應(yīng)，能明顯提高汽油辛烷值與柴油十六辛烷值20%以上，大大提高油品質(zhì)量；
[0160]3)將多等離子體炬制油合成器6合成液化物中C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)含量達(dá)到30—80%時(shí)，將烴類物質(zhì)送脫雜凈化分離器7凈化分離；
[0161]將凈化后以含有石腦油等物質(zhì)為主的液體溶液送循環(huán)溶劑池11，供多等離子體炬制油合成器內(nèi)膛6作為加氫溶劑循環(huán)應(yīng)用；
[0162]優(yōu)選等離子體炬24排列為I一8層，每層4一8個；
[0163]優(yōu)選等離子體炬24每層4個一組，形成渦流切圓式反應(yīng)氣流；
[0164]優(yōu)選等離子體炬24功率50KW — 3MW;
[0165]4)打開遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34電源，在線監(jiān)測多等離子體炬制油合成器內(nèi)膛6上、中、下部溫度、壓強(qiáng)、氣體成分，以及超溫、超壓自動防爆報(bào)警或超低溫、超低壓自動報(bào)警。
[0166]圖6是多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18的結(jié)構(gòu)示意圖，多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18由等離子體炬24、文丘里催化器25、循環(huán)彎管26、送煤管27、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34、加H2進(jìn)氣口 38、加O2進(jìn)氣口 40組成；多等離子體炬制油合成器爐膛頂端與CO2脫氧器14、二級CH4發(fā)生器19連接，二級CH4發(fā)生器19與三級CH4發(fā)生器20連接，CO2脫氧器14與碳黑回收器13、O2儲罐15連接；多等離子體炬制油合成器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器25，文丘里催化器25與等離子體炬24連接，CO2保溫罐I與等離子體炬24、螺桿傳感送煤器2連接，螺桿傳感送煤器2通過送煤管27將CO2送入多等離子體炬制油合成器爐膛，多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管26，循環(huán)彎管26與送煤管27連接；多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制油合成器爐膛與循環(huán)溶劑池`11連接，多等離子體炬制油合成器爐膛底部與脫雜凈化分離器7連接。送煤管27上設(shè)有加H2進(jìn)氣口 38、加O2進(jìn)氣口 40，加O2進(jìn)氣口 40與O2儲罐15連接。
[0167]實(shí)施步驟:
[0168]I)打開多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18電源開關(guān)和循環(huán)水閥門；
[0169]2)依次打開CO2保溫罐1、螺桿傳感送煤器2、O2儲罐15、水蒸汽儲罐16閥門，分別將CO2、煤、O2等送進(jìn)多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18內(nèi)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)；
[0170]優(yōu)選多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18甲烷化反應(yīng)溫度200— 750°C，壓力0.01—25MPa ；
[0171]優(yōu)選多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18完成的主要反應(yīng)有:
[0172]C02+C (煤)-2C0 (I)
[0173]C0+02-CO2(2)
[0174]反應(yīng)式(I)為催化反應(yīng)，將C02+C (煤)直接轉(zhuǎn)化成CO ；
[0175]反應(yīng)式(2)為氧化反應(yīng)，將約2 — 15%C0燃燒，為多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18增加反應(yīng)溫度，達(dá)到最大限度節(jié)省電能消耗的目的；
[0176]C02+C (煤、碳黑)+H20 (水蒸汽)+H2+02——CH4+H20 (9)
[0177]C0+3H2 — CH4+H20(10)
[0178]反應(yīng)式(9)為直接甲烷化反應(yīng)；
[0179]反應(yīng)式(10)為同步甲烷化反應(yīng)；[0180]3)將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18中CH4含量達(dá)到15 — 70%時(shí)，送二級CH4發(fā)生器19和三級CH4發(fā)生器20中繼續(xù)加H2制取CH4 ；
[0181]4)打開遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器34電源，在線監(jiān)測多等離子體炬制甲烷發(fā)生器18上、中、下部溫度、壓強(qiáng)、氣體成分，以及超溫、超壓自動防爆報(bào)警或超低溫、超低壓自動報(bào)警。
[0182]圖7是等離子體炬24的結(jié)構(gòu)示意圖，等離子體炬24由:空心陰極底座41、凹凸陰極42、一陽極43、二陽極44、長增壓筒45、陰極冷卻循環(huán)水46、陽極冷卻循環(huán)水47、長增壓筒冷卻循環(huán)水48、載體風(fēng)、電極催化芯55、絕緣體54、直流電源58、高壓脈沖電源59、高壓脈沖器60組成；所述載體風(fēng)包括:第一路載體風(fēng)49、第二路載體風(fēng)50、第三路載體風(fēng)51、第四路載體風(fēng)52、第五路載體風(fēng)53 ;所述空心陰極底座41、凹凸陰極42、一陽極43、二陽極44、長增壓筒45依次排列并且左右對稱，所述直流電源58的陰極與一側(cè)的空心陰極底座41、凹凸陰極42連接，直流電源58的陽極與同側(cè)的一陽極43、二陽極44連接；所述高壓脈沖電源59的陰極與另一側(cè)的空心陰極底座41、凹凸陰極42連接，高壓直流脈沖電源59的陽極與同側(cè)的一陽極43、二陽極44連接；蜂窩狀的電極催化芯55插在等離子體炬24中央，一端通過絕緣體54與高壓脈沖器60連接；陰極冷卻循環(huán)水46流經(jīng)左右兩側(cè)的空心陰極底座41、凹凸陰極42，陽極冷卻循環(huán)水47流經(jīng)左右兩側(cè)的一陽極43、二陽極44，長增壓筒冷卻循環(huán)水48流經(jīng)兩側(cè)的長增壓筒45。
[0183]實(shí)施步驟:
[0184]I)打開陰極冷卻循環(huán)水46、47、長增壓筒冷卻循環(huán)水48的開關(guān)；
[0185]2)打開直流電源58、高壓脈沖電源59、高壓脈沖器60開關(guān)；
[0186]3)打開各路開關(guān)，將所需原料物質(zhì)送入等離子體炬24內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。
[0187]載體風(fēng)風(fēng)壓優(yōu)選:第一路載體風(fēng)49 ^ IKPa,第二路載體風(fēng)50 ^ 5KPa，第三路載體風(fēng)51≤IOKPa,第四路載體風(fēng)52≤15KPa，第五路載體風(fēng)53≤20KPa。
[0188]采取多路載體風(fēng)的目的，是分別將CO2、碳黑、H2O (水蒸汽)、02、!12等反應(yīng)原料送入等離子體炬24中在等離子體狀態(tài)下完成所需反應(yīng)。
[0189]優(yōu)選等離子體炬24載體風(fēng)多種搭配方式:優(yōu)選第一路載體風(fēng)49、第二路載體風(fēng)50、第三路載體風(fēng)51為CO2送碳黑粉；第四路載體風(fēng)52為O2，第五路載體風(fēng)53為水蒸汽。此種載體風(fēng)搭配方式適用于制氫。
[0190]優(yōu)選等離子體炬24載體風(fēng)多種搭配方式:優(yōu)選第一路載體風(fēng)49、第二路載體風(fēng)50為CO2送碳黑粉；第三路載體風(fēng)51為O2 ;第四路載體風(fēng)52為水蒸汽；第五路載體風(fēng)53為H2。此種載體風(fēng)搭配方式適用于制油。
[0191]優(yōu)選等離子體炬24載體風(fēng)多種搭配方式:優(yōu)選第一路載體風(fēng)49、第二路載體風(fēng)50為CO2送碳黑粉；第三路載體風(fēng)51為O2 ;第四路載體風(fēng)52、第五路載體風(fēng)53為H2。此種載體風(fēng)搭配方式適用于制甲烷。
[0192]優(yōu)選電極催化芯55為蜂窩狀或網(wǎng)板狀，由一組或多組排列，材質(zhì)優(yōu)選耐酸堿性不銹鋼。
[0193]以上的所述乃是本發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，仍應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，其特征在于包括:CO2保溫罐(I)、螺桿傳感送煤器(2)、O2儲罐(15)、水蒸汽儲罐(16)、H2儲罐(4)、CO2脫氧器(14)、多等離子體炬制氫發(fā)生器(3)、多等離子體炬制油合成器(6)、脫雜凈化分離器(7)、加H2微波分餾器(8)、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)、二級CH4發(fā)生器(19)、三級CH4發(fā)生器(20)、CH4冷卻器(21)、CH4儲罐(23)、汽油儲罐(9)、柴油儲罐(10);所述CO2保溫罐(I)、螺桿傳感送煤器(2)、O2儲罐(15)、水蒸汽儲罐(16)與多等離子體炬制氫發(fā)生器(3)、多等離子體炬制油合成器(6)、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)連通，H2儲罐(4)與多等離子體炬制氫發(fā)生器(3)、多等離子體炬制油合成器(6)、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)連通，多等離子體炬制油合成器(6)、脫雜凈化分離器(7)、加H2微波分餾器(8)依次連通，加H2微波分餾器(8)與汽油儲罐(9)、柴油儲罐(10)連通；多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)、二級CH4發(fā)生器(19)、三級CH4發(fā)生器(20)、CH4冷卻器(21)、CH4儲罐(23)依次連通，加H2微波分餾器(8)、三級CH4發(fā)生器(20)與水蒸汽儲罐(16)連通，多等離子體炬制油合成器(6)、多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)與CO2脫氧器(14)、螺桿傳感送煤器(2)連通，CO2脫氧器(14)與O2儲罐(15)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，其特征在于，所述多等離子體炬制氫發(fā)生器(3)包括等離子體炬(24)、文丘里催化器(25)、循環(huán)彎管(26)、送煤管(27)、蒸汽鍋爐(28)、余熱鍋爐(29)、H2凈化器(30)、水蒸汽儲罐(31)、蒸汽輪機(jī)(32)、發(fā)電機(jī)(33)、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器(34)、水蒸汽進(jìn)口(35)、O2進(jìn)口(36)、螺桿出灰渣口(37);多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛頂端設(shè)有蒸汽鍋爐(28)、余熱鍋爐(29)、H2凈化器(30)，蒸汽鍋爐(28)與蒸汽輪機(jī)(32)連通為發(fā)電機(jī)(33)發(fā)電，余熱鍋爐(29)與水蒸汽儲罐(31)連通，H2凈化器(30)與H2儲 罐(4)連通；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器(25)，文丘里催化器(25)與等離子體炬(24)連通，CO2保溫罐(I)與等離子體炬(24)、螺桿傳感送煤器(2)連通，螺桿傳感送煤器(2)通過送煤管(27)將CO2送入多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛，多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管(26)，循環(huán)彎管(26)與送煤管(27)連通；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有水蒸汽進(jìn)口(35)，水蒸汽儲罐(31)與水蒸汽進(jìn)口(35)連通；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有O2進(jìn)口(36)，O2進(jìn)口(36)與O2儲罐(15)連通；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器(34)，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制氫發(fā)生器爐膛底部設(shè)有螺桿出灰渣口(37)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，其特征在于，所述多等離子體炬制油合成器(6)包括:等離子體炬(24)、文丘里催化器(25)、循環(huán)彎管(26)、送煤管(27)、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器(34)、加H2進(jìn)氣口(38)、加水蒸汽進(jìn)氣口(39)、加O2進(jìn)氣口(40);多等離子體炬制油合成器爐膛頂端與CO2脫氧器(14)連通，CO2脫氧器(14)與碳黑回收器(13)、O2儲罐(15)連通；多等離子體炬制油合成器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器(25)，文丘里催化器(25)與等離子體炬(24)連通，CO2保溫罐(I)與等離子體炬(24)、螺桿傳感送煤器(2)連通，螺桿傳感送煤器(2)通過送煤管(27)將CO2送入多等離子體炬制油合成器爐膛，多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管(26)，循環(huán)彎管(26)與送煤管(27)連通；多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器(34)，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制油合成器爐膛與循環(huán)溶劑池(11)連通，多等離子體炬制油合成器爐膛底部與脫雜凈化分離器(7)連通。送煤管(27)上設(shè)有加H2進(jìn)氣口(38)、加水蒸汽進(jìn)氣口(39)、加O2進(jìn)氣口(40)，加O2進(jìn)氣口(40)與O2儲罐(15)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，其特征在于，所述多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)由等離子體炬(24)、文丘里催化器(25)、循環(huán)彎管(26)、送煤管(27)、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器(34)、加H2進(jìn)氣口(38)、加O2進(jìn)氣口(40)組成；多等離子體炬制油合成器爐膛頂端與CO2脫氧器(14)、二級CH4發(fā)生器(19)連通，二級CH4發(fā)生器(19)與三級CH4發(fā)生器(20)連通，CO2脫氧器(14)與碳黑回收器(13)、O2儲罐(15)連通；多等離子體炬制油合成器爐膛下部設(shè)有文丘里催化器(25)，文丘里催化器(25)與等離子體炬(24)連通，CO2保溫罐(I)與等離子體炬(24)、螺桿傳感送煤器(2)連通，螺桿傳感送煤器(2)通過送煤管(27)將CO2送入多等離子體炬制油合成器爐膛，多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有循環(huán)彎管(26 )，循環(huán)彎管(26 )與送煤管(27 )連通；多等離子體炬制油合成器爐膛上設(shè)有遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器(34)，對反應(yīng)中的溫度、壓力、氣體成分進(jìn)行監(jiān)控；多等離子體炬制油合成器爐膛與循環(huán)溶劑池(11)連通，多等離子體炬制油合成器爐膛底部與脫雜凈化分離器(7)連通。送煤管(27)上設(shè)有加H2進(jìn)氣口(38)、加O2進(jìn)氣口 (40)，加O2進(jìn)氣口 (40)與O2儲罐(15)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的裝置，其特征在于，等離子體炬(24)包括:空心陰極底座(41)、凹凸陰極(42)、一陽極(43)、二陽極(44)、長增壓筒(45)、陰極冷卻循環(huán)水(46)、陽極冷卻循環(huán)水(47)、長增壓筒冷卻循環(huán)水(48)、載體風(fēng)、電極催化芯(55)、絕緣體(54)、直流電源(58)、高壓脈沖電源(59)、高壓脈沖器(60);所述載體風(fēng)包括:第一路載體風(fēng)(49)、第二路載體風(fēng)(50)、第三路載體風(fēng)(51)、第四路載體風(fēng)(52)、第五路載體風(fēng)(53);所述空心陰極底座(41)、凹凸陰極(42)、一陽極(43)、二陽極(44)、長增壓筒(45)依次排列并且左右對稱，所述直流電源(58)的陰極與一側(cè)的空心陰極底座(41)、凹 凸陰極(42)連通，直流電源(58)的陽極與同側(cè)的一陽極(43)、二陽極(44)連通；所述高壓脈沖電源(59)的陰極與另一側(cè)的空心陰極底座(41)、凹凸陰極(42)連通，高壓直流脈沖電源(59)的陽極與同側(cè)的一陽極(43)、二陽極(44)連通；蜂窩狀的電極催化芯(55 )插在等離子體炬24中央，一端通過絕緣體(54 )與高壓脈沖器(60 )連通；陰極冷卻循環(huán)水(46)流經(jīng)左右兩側(cè)的空心陰極底座(41)、凹凸陰極(42)，陽極冷卻循環(huán)水(47)流經(jīng)左右兩側(cè)的一陽極(43)、二陽極(44)，長增壓筒冷卻循環(huán)水(48)流經(jīng)兩側(cè)的長增壓筒(45)。
6.多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的工藝，其特征在于包括以下步驟: O打開遠(yuǎn)程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)(17)電源開關(guān)； 2)打開CO2保溫罐(I)、螺桿傳感送煤器(2)、02儲罐(15)、水蒸汽儲罐(16)閥門，分別將CO2、煤、O2、水蒸汽送進(jìn)多等離子體炬制氫發(fā)生器(3)內(nèi)制氫，生成的H2送H2儲罐(4)，CO2送CO2保溫罐(I);多等離子體炬制氫發(fā)生器(3)制氫反應(yīng)溫度為200— 1050°C，壓力為0.0I— IOMPa ； 3) CO2保溫罐(I)、螺桿傳感送煤器(2 )、O2儲罐(15 )、水蒸汽儲罐(16 )、H2儲罐(4 )分別將CO2、煤、O2、水蒸汽、H2送進(jìn)多等離子體炬制油合成器(6)進(jìn)行液化反應(yīng)生成液化合成物；液化合成物送脫雜凈化分離器(7)凈化后得到C5_18H1(I_36烴類物質(zhì)和液體溶液:C5_18H1(i_36烴類物質(zhì)送加H2微波分流器(8)，H2儲罐(4)將H2通入加H2微波分流器(8)與C5_18H1(I_36烴類物質(zhì)反應(yīng)生成粗油；粗油進(jìn)行油品分離；液體溶液送循環(huán)溶劑池(11)供多等離子體炬制油合成器(6)作為加氫溶劑循環(huán)應(yīng)用； 4) CO2保溫罐(I)、螺桿傳感送煤器(2 )、O2儲罐(15 )、水蒸汽儲罐(16 )、H2儲罐(4 )分別將CO2、煤、O2、水蒸汽、H2送進(jìn)多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)；將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)中CH4含量達(dá)到15 — 70%時(shí)送二級CH4發(fā)生器(19)，二級CH4發(fā)生器(19)中CH4含量達(dá)到70— 85%時(shí)送三級CH4發(fā)生器(20)中繼續(xù)通入H2儲罐(4)輸出的H2制取CH4 ;三級CH4發(fā)生器(20)將CH4送CH4冷卻器(21)冷卻； 5)將多等離子體炬制油合成器(6)捕集的CO2送CO2脫氧器(14)進(jìn)行脫氧反應(yīng)，將O2送O2儲罐(15)，C送碳黑回收器(13);將多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)捕集的CO2送CO2脫氧器(14)進(jìn)行脫氧反應(yīng)，將O2送O2儲罐(15)，C送碳黑回收器(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的工藝，其特征在于，步驟3)還包括催化劑(5)將催化劑送入多等離子體炬制油合成器(6)，催化劑為稀土鈦系化合物、稀土鐵系化合物中的一種或兩者混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多等離子體炬聯(lián)產(chǎn)制油與天然氣的工藝，其特征在于，步驟4)還包括催化劑(5)將催化劑送入多等離子體炬制甲烷發(fā)生器(18)，催化劑為稀土鈦系化合物、稀土鐵系化合物 中的一種或兩者混合物。
【文檔編號】C01B13/02GK103756713SQ201410037102
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】程禮華 申請人:程禮華