等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)ppt課件

1、等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù) 姓名:王勝導(dǎo)師:王樹東 研討員 2004.9.28 Seminar Outline 等離子體概述等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)展等離子煤轉(zhuǎn)化機(jī)理研討等離子體反響安裝等離子煤轉(zhuǎn)化固態(tài)產(chǎn)物研討結(jié)論等離子體(Plasma)概述等離子體的產(chǎn)生及其特點等離子體分類等離子體的運用等離子體的產(chǎn)生及其特點定義等離子體是經(jīng)過一定的手段(如加熱、放電、激光、微波放電等)使氣體分子離解或電離產(chǎn)生的電子、離子、原子、分子或自在基等粒子所組成的集合體。無論氣體是部分電離還是完全電離，等離子體中的正電荷總數(shù)和負(fù)電荷總數(shù)在數(shù)值上總是相等的，故稱之為等離子體.特點導(dǎo)電性與磁場的可作用性電準(zhǔn)中性 等離子體分類按溫度分

2、類i 高溫等離子體ii 低溫等離子體a) 熱等離子體 b) 冷等離子體 按粒子密度分類i 致密等離子體或高壓等離子體ii稀薄等離子體或低壓等離子體按產(chǎn)生等離子的途徑分類i 熄滅等離子體ii 電弧等離子體iii 高頻等離子體iv 激波等離子體v 激光等離子體vi 聚變等離子體等離子體的運用等離子體顯示器，等離子體電視，等離子體防雷技術(shù)等離子體隱型技術(shù)等離子體殺菌技術(shù)等離子體噴涂技術(shù)等離子體切割技術(shù)等離子體光源 等離子在化學(xué)化工中的運用催化劑的制備和催化反響等離子體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)等離子體水處置技術(shù)等離子體廢物處置技術(shù)等離子體食物保鮮技術(shù)等離子體溫室氣體研討 等離子體合成技術(shù)電弧熱等離子體的特點高的

3、熱性能高的化學(xué)活性極高的冷卻速度化學(xué)反響活性可以控制等離子體的運動過程延續(xù)，操作簡便，易于實現(xiàn)工業(yè)化 等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)等離子體煤氣化等離子體煤熱解煤的氣化過程泛指各種煤(焦)與含氧的氣化劑(H2O，CO2)之間的一種不完全反響，最終生成由CO，H2，CO2，CH4，N2，H2S和COS等組成的煤氣 煤的熱解是指煤在惰性氣氛下升溫且無催化的條件下發(fā)生的一系列斷鍵行為, 在這一過程中斷鍵是最根本的行為 煤氣化工藝國內(nèi)外研討現(xiàn)狀國際上現(xiàn)已工業(yè)化的煤氣化工藝Lurgi固定床加壓氣化Dow水煤漿加壓氣化Shell粉煤氣化Texaco水煤漿加壓氣化國內(nèi)現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代引進(jìn)溫克勒流化床煤炭氣化技術(shù) 7

4、0年代引進(jìn)了魯奇爐固定床氣化技術(shù) 80年代引進(jìn)了德士古水煤漿加壓氣化技術(shù) 2001年中國科學(xué)院山西煤化所開發(fā)灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù) 等離子煤氣化優(yōu)勢氣化程度高達(dá)90%以上，而且產(chǎn)物氣中CO 和H2的含量較常規(guī)氣化相比有較大的提高;產(chǎn)物氣具有較高的熱值;氣化過程的熱效率高達(dá)90%以上;煤中的硫90%以上轉(zhuǎn)化為H2S，幾乎不放出SO2;沒有CO2排放;單位體積高的能量強(qiáng)度，使得設(shè)備構(gòu)造緊湊;對于原料煤沒有特殊的要求，可以用劣質(zhì)煤來進(jìn)展氣化，極大地降低了消費本錢;等離子體煤氣化研討進(jìn)展低溫?zé)岬入x子體煤氣化研討概略60年代，哥倫比亞就研討了純氧、氫氣、一氧化碳化合物、水蒸汽等為任務(wù)氣體的等離子體與煤

5、在高溫下氣化，研討以為利用該技術(shù)可以制得作為天然氣的代用品;加拿大為了充分利用本國蘊(yùn)藏豐富的泥煤資源，研討開發(fā)了等離子體泥煤氣化工藝。向6000高溫的等離子體噴槍通入過熱蒸汽，可由泥煤制得甲醇要比以天然氣為原料制得的甲醇廉價得多。80年代前蘇聯(lián)在熱等離子體氣化領(lǐng)域進(jìn)展了卓有效果的任務(wù)，塔吉克斯坦共和國科學(xué)院化學(xué)研討所開發(fā)了煤的等離子氣化工藝，它可使煤田每年向杜尚白輸出煤氣28億m3，其煤氣本錢比普通氣化法制得的煤氣低10%，而建廠費用只需普通氣化設(shè)備投資的50%左右1995年W.W.Plotczyk對于褐煤進(jìn)展了等離子氣化，在蒸汽熱等離子中碳轉(zhuǎn)化為合成氣的轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%。CO占反響氣組成的6

6、0%，而CO2的含量不超越3%體積百分含量Georgiev.I.B等研討了在熱等離子體煤氣化過程中，灰含量、氧含量、停留時間和等離子體的類型對這一過程的影響。等離子體煤氣化研討進(jìn)展低溫冷等離子體研討概略美國學(xué)者對煤在不同微波等離子體如Ar +H2O中的氣化行為進(jìn)展了研討，研討發(fā)現(xiàn)揮發(fā)分高的煤有利于氣化，高揮發(fā)分的褐煤和油頁巖氣化產(chǎn)率分別為33.5wt%和31.8wt%，主要產(chǎn)物為H2、CO、C2H2、CH4，產(chǎn)物中H2和CO 的含量較高。法國學(xué)者Djebabra等以制取CO+H2合成氣為目的對煤在蒸汽微波等離子體中的氣化進(jìn)展了研討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：煤的初始參與量越小、水蒸汽的引入初壓越大、煤與等離子

7、體反響時間越長、CO和H2的產(chǎn)率越高；煤的粒徑對H2和CO 的產(chǎn)率沒有影響。這闡明水蒸汽與煤的氣化反響發(fā)生在煤的外外表，不受水蒸汽在煤粒內(nèi)分散的影響。Djebabra等還指出微波等離子體預(yù)處置后的煤的活性與原煤的活性類似，這樣煤樣可以循環(huán)和水蒸汽發(fā)生氣化反響。1996年西安石油學(xué)院與吉林大學(xué)協(xié)作，利用外焰型微波等離子體炬管，一矯正去在封鎖容器中進(jìn)展等離子化的局面。對煤炭進(jìn)展等離子體氣化，氣化后CH4、CO含量較文獻(xiàn)值有大幅度的提高。但是，冷等離子體氣化煤的強(qiáng)度低，所以沒有實踐的運用價值 等離子體煤熱解國內(nèi)外乙炔消費的主要工藝道路烴類裂解法對環(huán)境的負(fù)面影響很小必需采用淬冷操作來抑制產(chǎn)物的二次分解

8、，從而添加了技術(shù)上的復(fù)雜性電石法制歷史悠久、技術(shù)程度含量低能耗大、粉塵和廢水對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重；等離子體熱解煤制取乙炔流程短,原料廉價進(jìn)展 60年代的研討任務(wù)主要集中在英國 70年代在美國、東西德國、印度和前蘇聯(lián)展開的研討最多 80年代該課題的研討進(jìn)入了一個昌盛期，日本、法國和波蘭相繼參與 我國那么開場于90年代。煤等離子體熱解制乙炔實驗研討進(jìn)展操作條件的優(yōu)化粒徑影響等離子體類型供粉速率的影響比能輸入的影響煤等離子體熱解制乙炔實驗研討進(jìn)展揮發(fā)份影響灰分的影響煤種的挑選等離子體反響器 5 6 10 9 7 8 產(chǎn)品氣 進(jìn)水 出水 進(jìn)水 進(jìn)水 進(jìn)水 1 2 4 3 出水 H 2 + Ar Ar煤

9、粉 圖圖 2 2- -7 7 實實驗驗系系統(tǒng)統(tǒng)裝裝配配圖圖 1 陰陰極極 2 絕絕緣緣體體 3 陽陽極極 4電電弧弧 5 進(jìn)進(jìn)樣樣口口 6 反反應(yīng)應(yīng)器器 7 氣氣樣樣收收集集管管 8 分分離離器器 9淬淬冷冷水水幕幕 10 反反應(yīng)應(yīng)器器壁壁 11 過過濾濾器器 等離子體炬 進(jìn)水 出水 積碳 11 1 1 1 2 3 4 出水 進(jìn)水 1 取樣口 2 水道 3 冷卻水 4 石墨襯套 圖圖 2 2- -4 4 反反應(yīng)應(yīng)器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖 A B C D 等離子煤轉(zhuǎn)化機(jī)理研討煤熱解放出揮發(fā)分；揮發(fā)分和等離子體中的活性組分進(jìn)一步發(fā)生反響 研討方法:數(shù)值模擬；實驗檢測；OES( Optical Emission Spectroscope) 等離子煤轉(zhuǎn)化固態(tài)產(chǎn)物研討固態(tài)產(chǎn)物殘渣(Slag )結(jié)焦物(Coke)碳黑(Soot) 存在形狀金剛石石墨富勒烯碳納米管(CNTs)無定型碳 結(jié)焦物Coke研討結(jié)焦原理模型化合物實驗煤 柴油 液體石蠟 甲苯 苯 汽油、正己烷、環(huán)己烷(不嚴(yán)重)產(chǎn)物分析FT-IR消焦技術(shù)雙粒徑消焦技術(shù)合成碳納米管合成方法石墨電弧法Arc/graphite化學(xué)氣相堆積 (Chemical Vapor Deposition)激光技術(shù)、火焰法、離子輻射法等電弧射流熱解煤優(yōu)勢操作簡便、穩(wěn)定及運轉(zhuǎn)時間長具備了實現(xiàn)碳納米管的延續(xù)批量消費的條件原料廉價電弧射流熱解煤合成碳納米