多等离子体炬联产制油与天然气的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及清洁能源，尤其涉及多等离子体炬联产制油与天然气装置，包括：CO2保温罐（1）、螺杆传感送煤器（2）、O2储罐（15）、水蒸汽储罐（16）、H2储罐（4）、CO2脱氧器（14）、多等离子体炬制氢发生器（3）、多等离子体炬制油合成器（6）、脱杂净化分离器（7）、加H2微波分馏器（8）、多等离子体炬制甲烷发生器（18）、二级CH4发生器（19）、三级CH4发生器（20）、CH4冷却器（21）、CH4储罐（23）、汽油储罐（9）、柴油储罐（10）。本实用新型的有益效果在于：1、设备使用率高，减少因设备故障导致的产能减少问题，能够大规模生产油和天然气；2、生产成本降低，设备投资减少，土地面积节约；3、设备可以对多种原料进行处理提炼。
【专利说明】多等离子体炬联产制油与天然气的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及清洁能源领域，尤其涉及多等离子体炬联产制油与天然气的装置。
【背景技术】
[0002]现行直接液化与间接液化煤制油技术的主要缺陷:
[0003]1、对煤质要求高:如直接液化对煤种要求很高，我国只有少数几个地区的煤炭适合。对煤质的高要求，如:
[0004](I)煤化程度
[0005]煤化程度越深，加氢液化越难。高等挥发烟煤(长焰煤、气煤)和年轻褐煤是比较适宜的液化原料，中等变质程度以上的很难液化。
[0006](2)煤岩组成
[0007]镜质组和壳质组是活性组分，易加氢液化，而惰质组难液化或根本不能液化。
[0008]( 3 )矿物质组成及含量
[0009]矿物质的含量越低越好，5%左右最好，最大不超过10%。
[0010]2、原料消耗大:制I吨油产品，需耗煤3—6吨，需耗水7—12吨，产生污水4一6吨。
[0011]3、转化率低:40— 60%。
[0012]4、大量CO2浪费:制I吨油产品，需产生排放CO2量6—12吨。
[0013]5、设备投资大:平均每I万吨需设备投资1.2一1.8亿兀。
[0014]6、占地面积大:因工艺繁杂，造成土地不能集约使用。
[0015]7、生产成本高:制I吨油产品，需3500— 6500元。
[0016]8、工艺流程多:设备容易出故障。
[0017]9、单条生产线规模小:单条生产线年制油在20万吨以下。
[0018]现行煤制天然气的几种技术，也存在这9大主要问题。尤其设备投资更大，如年产40亿立方煤制天然气项目，需设备投资240— 300亿元。
实用新型内容
[0019]本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供多等离子体炬联产制油与天然气的装置，克服现有技术的缺陷，实现原料多样化、转化率高、投资少、处理规模大的同时，使原料得到合理利用、循环利用。
[0020]本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的:多等离子体炬联产制油与天然气的装置，包括:C02保温罐、螺杆传感送煤器、O2储罐、水蒸汽储罐、H2储罐、CO2脱氧器、多等离子体炬制氢发生器、多等离子体炬制油合成器、脱杂净化分离器、加H2微波分馏器、多等离子体炬制甲烷发生器、二级CH4发生器、三级CH4发生器、CH4冷却器、CH4储罐、汽油储罐、柴油储罐；所述CO2保温罐、螺杆传感送煤器、O2储罐、水蒸汽储罐与多等离子体炬制氢发生器、多等离子体炬制油合成器、多等离子体炬制甲烷发生器连通，H2储罐与多等离子体炬制氢发生器、多等离子体炬制油合成器、多等离子体炬制甲烷发生器连通，多等离子体炬制油合成器、脱杂净化分离器、加H2微波分馏器依次连通，加H2微波分馏器与汽油储罐、柴油储罐连通；多等离子体炬制甲烷发生器、二级CH4发生器、三级CH4发生器、CH4冷却器、CH4储罐依次连通，加H2微波分馏器、三级CH4发生器与水蒸汽储罐连通，多等离子体炬制油合成器、多等离子体炬制甲烷发生器与C02脱氧器、螺杆传感送煤器)连通，C02脱氧器与02储罐连通。
[0021]作为优选，所述多等离子体炬制氢发生器包括等离子体炬、文丘里催化器、循环弯管、送煤管、蒸汽锅炉、余热锅炉、H2净化器、水蒸汽储罐、蒸汽轮机、发电机、远程防爆监控器、水蒸汽进口、O2进口、螺杆出灰渣口 ；多等离子体炬制氢发生器炉膛顶端设有蒸汽锅炉、余热锅炉、H2净化器，蒸汽锅炉与蒸汽轮机连接为发电机发电，余热锅炉与水蒸汽储罐连接，H2净化器与H2储罐连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛下部设有文丘里催化器，文丘里催化器与等离子体炬连接，CO2保温罐与等离子体炬、螺杆传感送煤器连接，螺杆传感送煤器通过送煤管将CO2送入多等离子体炬制氢发生器炉膛，多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有循环弯管，循环弯管与送煤管连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有水蒸汽进口，水蒸汽储罐与水蒸汽进口连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有O2进口，O2进口与O2储罐连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有远程防爆监控器，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制氢发生器炉膛底部设有螺杆出灰渣口。
[0022]作为优选，所述多等离子体炬制油合成器包括:等离子体炬、文丘里催化器、循环弯管、送煤管、远程防爆监控器、加H2进气口、加水蒸汽进气口、加O2进气口 ；多等离子体炬制油合成器炉膛顶端与CO2脱氧器连接，CO2脱氧器与碳黑回收器、O2储罐连接；多等离子体炬制油合成器炉膛下部设有文丘里催化器，文丘里催化器与等离子体炬连接，CO2保温罐与等离子体炬、螺杆传感送煤器连接，螺杆传感送煤器通过送煤管将CO2送入多等离子体炬制油合成器炉膛，多等离子体炬制油合成器炉膛上设有循环弯管，循环弯管与送煤管连接；多等离子体炬制油合成器炉膛上设有远程防爆监控器，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制油合成器炉膛与循环溶剂池连接，多等离子体炬制油合成器炉膛底部与脱杂净化分离器连接。送煤管上设有加H2进气口、加水蒸汽进气口、加O2进气口，加O2进气口与O2储罐连接。
[0023]作为优选，所述多等离子体炬制甲烷发生器由等离子体炬、文丘里催化器、循环弯管、送煤管、远程防爆监控器、加H2进气口、加O2进气口组成；多等离子体炬制油合成器炉膛顶端与CO2脱氧器、二级CH4发生器连接，二级CH4发生器与三级CH4发生器连接，CO2脱氧器与碳黑回收器、O2储罐连接；多等离子体炬制油合成器炉膛下部设有文丘里催化器，文丘里催化器与等离子体炬连接，CO2保温罐与等离子体炬、螺杆传感送煤器连接，螺杆传感送煤器通过送煤管将CO2送入多等离子体炬制油合成器炉膛，多等离子体炬制油合成器炉膛上设有循环弯管，循环弯管与送煤管连接；多等离子体炬制油合成器炉膛上设有远程防爆监控器，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制油合成器炉膛与循环溶剂池连接，多等离子体炬制油合成器炉膛底部与脱杂净化分离器连接。送煤管上设有加H2进气口、加O2进气口，加O2进气口与O2储罐连接。
[0024]作为优选，所述的等离子体炬包括:空心阴极底座、凹凸阴极、一阳极、二阳极、长增压筒、阴极冷却循环水、阳极冷却循环水、长增压筒冷却循环水、载体风、电极催化芯、绝缘体、直流电源、高压脉冲电源、高压脉冲器；所述载体风包括:第一路载体风、第二路载体风、第三路载体风、第四路载体风、第五路载体风；所述空心阴极底座、凹凸阴极、一阳极、二阳极、长增压筒依次排列并且左右对称，所述直流电源的阴极与一侧的空心阴极底座、凹凸阴极连接，直流电源的阳极与同侧的一阳极、二阳极连接；所述高压脉冲电源的阴极与另一侧的空心阴极底座、凹凸阴极连接，高压直流脉冲电源的阳极与同侧的一阳极、二阳极连接；蜂窝状的电极催化芯插在等离子炬催化器中央，一端通过绝缘体与高压脉冲器连接；阴极冷却循环水流经左右两侧的空心阴极底座、凹凸阴极，阳极冷却循环水流经左右两侧的一阳极、二阳极，长增压筒冷却循环水流经两侧的长增压筒。
[0025]本实用新型的有益效果在于:1、设备使用率高、质量好，减少因设备故障导致的产能减少问题，能够大规模生产油和天然气，即可几倍或十几倍地提高单条生产线年制油与制天然气的生产能力；2、生产成本降低，设备投资减少，土地面积节约；3、实现原料多元化，设备可以对多种原料进行处理提炼。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是油与天然气联产结构示意图；
[0027]图2是多等离子体炬碳氢氧循环煤制油的工艺示意图；
[0028]图3是多等离子体炬碳氢氧循环煤制天然气的工艺示意图；
[0029]图4是多等离子体炬制氢发生器的结构示意图；
[0030]图5是多等离子体炬制油合成器的结构示意图；
[0031]图6是多等离子体炬制甲烷发生器的结构示意图；
[0032]图7是等离子体炬的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此:
[0034]多等离子体炬联产制油与天然气的装置，包括:C02保温罐1、螺杆传感送煤器2、多等离子体炬制氢发生器3、H2储罐4、催化剂5、多等离子体炬制油合成器6、脱杂净化分离器7、加H2微波分馏器8、汽油储罐9、柴油储罐10、循环溶剂池11、硝基硫基尘渣池12、碳黑回收器13、CO2脱氧器14、O2储罐15、水蒸汽储罐16、远程防爆总控监测系统17、多等离子体炬制甲烷发生器18、二级CH4发生器19、三级CH4发生器20、CH4冷却器21、冷却水池22、CH4储罐23 ;所述CO2保温罐1、螺杆传感送煤器2、02储罐15、水蒸汽储罐16与多等离子体炬制氢发生器3、多等离子体炬制油合成器6、多等离子体炬制甲烷发生器18连通，H2储罐4与多等离子体炬制氢发生器3、多等离子体炬制油合成器6、多等离子体炬制甲烷发生器18连通，多等离子体炬制氢发生器3、催化剂5、多等离子体炬制油合成器6依次连通，多等离子体炬制氢发生器3、催化剂5、多等离子体炬制甲烷发生器18依次连通，多等离子体炬制油合成器6、脱杂净化分离器7、加H2微波分懼器8依次连通,加H2微波分懼器8与汽油储罐9、柴油储罐10连通，脱杂净化分离器7与循环溶剂池11、硝基硫基尘渣池12连通；多等离子体炬制甲烷发生器18、二级CH4发生器19、三级CH4发生器20、CH4冷却器21、CH4储罐23依次连通，三级CH4发生器20还与冷却水池22连通；加H2微波分馏器8、三级CH4发生器20与水蒸汽储罐16连通，多等离子体炬制油合成器6、多等离子体炬制甲烷发生器18与CO2脱氧器14、碳黑回收器13连通，碳黑回收器13中的碳供多等离子体炬制油合成器6循环使用，或直接作为碳黑产品出售；C02脱氧器14与O2储罐15连通。
[0035]为了提高产业化规模，节约土地，降低设备投资，降低生产成本和运营成本，优选油与天然气联产方式，如图1所示:
[0036]优选5个多等离子体炬制氢发生器3制氢，统一送4储罐4，供制油与天然气使用。
[0037]优选3个多等离子体炬制油合成器6串联直接液化制油。
[0038]优选5个多等离子体炬制甲烷发生器18串联直接制天然气。
[0039]优选催化剂为稀土钛系化合物、稀土铁系化合物中的一种或两者混合物。
[0040]图2是多等离子体炬碳氢氧循环煤制油工艺示意图，图中装置包括:C02保温罐1、螺杆传感送煤器2、多等离子体炬制氢发生器3、H2储罐4、催化剂5、多等离子体炬制油合成器6、脱杂净化分离器7、加H2微波分馏器8、汽油储罐9、柴油储罐10、循环溶剂池11、硝基硫基尘渣池12、碳黑回收器13、CO2脱氧器14、O2储罐15、水蒸汽储罐16、远程防爆总控监测系统17。螺杆传感送煤器2的煤吹送CO2保温罐I的CO2进入多等离子体炬制氢发生器
3、多等离子体炬制油合成器6，催化剂5与多等离子体炬制氢发生器3、多等离子体炬制油合成器6连接，多等离子体炬制油合成器6与脱杂净化分离器7连接，脱杂净化分离器7与加H2微波分馏器8、循环溶剂池11、硝基硫基尘渣池12连接，循环溶剂池11与多等离子体炬制油合成器6连接；多等离子体炬制氢发生器3制出的氢气送H2储罐4，H2储罐4的H2一部分送多等离子体炬制油合成器6,另一部分送加H2微波分懼器8, H2微波分懼器8与汽油储罐9、柴油储罐10、水蒸汽储罐16连接，水蒸汽储罐16与多等离子体炬制氢发生器
3、多等离子体炬制油合成器6连接；多等离子体炬制油合成器6还与CO2脱氧器14连接，CO2脱氧器14脱氧后的O2通过O2储罐15存储并输送至多等离子体炬制氢发生器3，CO2脱氧器14脱氧后的碳由碳黑回收器13回收并与螺杆传感送煤器2输出的煤一起加入循环反应。
[0041]实施步骤:
[0042]I)打开远程防爆总控监测系统17电源开关，以及有关系统循环水开关；
[0043]2)依次打开CO2保温罐1、螺杆传感送煤器2、O2储罐15、水蒸汽储罐16阀门，分别将CO2、煤、水蒸汽、O2等送进多等离子体炬制氢发生器3内进行制氢；
[0044]3)将CO2、煤、水蒸汽、O2等送进多等离子体炬制油合成器6内进行直接液化反应；
[0045]4)将多等离子体炬制油合成器6合成液化物中C5_18H1(i_36烃类物质含量达到30—80%时，将烃类物质送脱杂净化分离器7净化分离，其中:
[0046]将净化后的C5—18H1(I—36烃类物质送加H2微波分馏器8继续加H2反应；
[0047]将除尘渣和脱硫、脱硝的尘渣硫硝物质送硝基硫基尘渣池12，供做硝基硫基肥料原料；
[0048]将净化后多余H2经H2管道送加H2微波分馏器8内精制油类产品；
[0049]将净化后以含有石脑油等物质为主的液体溶液送循环溶剂池11，供多等离子体炬制油合成器6作为加氢溶剂循环应用；
[0050]5)将加H2微波分馏器8合成的粗油进行油品分离，将分馏的C5—nH1(l—22 (汽油)送汽油储罐9，将分馏的C12—18H24—36 (柴油)送柴油储罐10。
[0051]本实用新型从多等离子体炬制氢发生器3和多等离子体炬制油合成器6两处捕集的CO2，在密闭环境下100%回收，实现C、O2资源化循环利用，达到节煤、节能目的。
[0052]本实用新型经脱杂净化分离器7处理，用尘渣硝硫物质做硝基硫基肥料，实现污染物近零排放，达到环保清洁能源目的。
[0053]图3是多等离子体炬碳氢氧循环煤制天然气的工艺示意图，图中装置包括:C02保温罐1、螺杆传感送煤器2、多等离子体炬制氢发生器3、H2储罐4、催化剂5、多等离子体炬制甲烷发生器18、二级CH4发生器19、三级CH4发生器20、CH4冷却器21、冷却水池22、CH4储罐23、硝基硫基尘渣池12、碳黑回收器13、CO2脱氧器14、O2储罐15、水蒸汽储罐16、远程防爆总控监测系统17。螺杆传感送煤器2的煤吹送CO2保温罐I的CO2进入多等离子体炬制氢发生器3、多等离子体炬制甲烷发生器18，催化剂5与多等离子二级CH4发生器19连接，二级CH4发生器19与三级CH4发生器20连接，三级CH4发生器20与水蒸汽储罐16、CH4冷却器21连接，CH4冷却器21与冷却水池22、CH4储罐23连接，水蒸汽储罐16与多等离子体炬制氢发生器3、多多等离子体炬制甲烷发生器18连接，多等离子体炬制氢发生器3制出的氢气送H2储罐4，H2储罐4的H2送多等离子体炬制甲烷发生器18、二级CH4发生器19、三级CH4发生器20 ;多等离子体炬制甲烷发生器18还与CO2脱氧器14连接，CO2脱氧器14脱氧后的O2通过O2储罐15存储并输送至多等离子体炬制氢发生器3，CO2脱氧器14脱氧后的碳由碳黑回收器13回收并与螺杆传感送煤器2输出的煤一起加入循环反应。
[0054]实施步骤:
[0055]I)打开远程防爆总控监测系统17电源开关，以及有关系统循环水开关；
[0056]2)依次打开CO2保温罐1、螺杆传感送煤器2、O2储罐15、水蒸汽储罐16阀门，分别将CO2、煤、O2等送进多等离子体炬制甲烷发生器18内进行甲烷化反应；
[0057]3)将多等离子体炬制甲烷发生器18中CH4含量达到15 — 70%时，送二级CH4发生器19和三级CH4发生器20中继续加H2制取CH4 ；
[0058]优选二级CH4发生器18中CH4含量达到70— 85%时送三级CH4发生器20中继续加H2制取CH4 ；
[0059]将多等离子体炬制甲烷发生器18除尘渣和脱硫、脱硝的尘渣硫硝物质送硝基硫基尘渣池12，供做硝基硫基肥料原料；
[0060]4)将三级CH4发生器20高含量CH4送CH4冷却器21冷却，冷却水送冷却水池22循环利用。冷却后CH4送CH4储罐23 ；
[0061]5)将多等离子体炬制甲烷发生器18捕集的CO2送CO2脱氧器14进行脱氧反应。将O2送O2储罐15，供多等离子体炬制氢发生器3和多等离子体炬制甲烷发生器18循环使用；将C送碳黑回收器13，供多等离子体炬制甲烷发生器18循环使用，或直接作为碳黑产品出售；
[0062]本实用新型通过三级加氢方式直接制天然气，工艺简单易行，充分实现碳、氢、氧循环利用和污染近零排放。
[0063]图4是多等离子体炬制氢发生器3的结构示意图，多等离子体炬制氢发生器3由等离子体炬24、文丘里催化器25、循环弯管26、送煤管27、蒸汽锅炉28、余热锅炉29、H2净化器30、水蒸汽储罐31、蒸汽轮机32、发电机33、远程防爆监控器34、水蒸汽进口 35、O2进口 36、螺杆出灰渣口 37组成；多等离子体炬制氢发生器炉膛顶端设有蒸汽锅炉28、余热锅炉29、H2净化器30，蒸汽锅炉28与蒸汽轮机32连接为发电机33发电，余热锅炉29与水蒸汽储罐31连接，H2净化器30与H2储罐4连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛下部设有文丘里催化器25，文丘里催化器25与等离子体炬24连接，CO2保温罐I与等离子体炬24、螺杆传感送煤器2连接，螺杆传感送煤器2通过送煤管27将CO2送入多等离子体炬制氢发生器炉膛，多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有循环弯管26，循环弯管26与送煤管27连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有水蒸汽进口 35，水蒸汽储罐31与水蒸汽进口 35连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有O2进口 36，O2进口 36与O2储罐15连接；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有远程防爆监控器34，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制氢发生器炉膛底部设有螺杆出灰渣口 37。
[0064]实施步骤:
[0065]I)打开等离子体炬24电源和循环水阀门；
[0066]2)依次打开CO2储罐14、O2储罐15、水蒸汽储罐31、螺杆传感送煤器2阀门，将CO2, O2、水蒸汽和煤送进多等离子体炬制氢发生器内膛3进行直接氢；
[0067]优选CO2保温罐I保持CO2气体温度200—1050°C。热能来源可以是直接捕集高温状态下的CO2送进CO2保温罐1，或通过热交换加温CO2气体后进CO2保温罐I ;
[0068]本实用新型循环弯管26优点，一是利用多等离子体炬制氢发生器内膛3的高温气体送进送煤管27，给煤粉直接预热，有利于CO2+煤催化反应。二是形循环成涡，有效克服普通气化炉送煤不顺畅的缺陷；
[0069]优选等离子体炬24排列为1—10层，每层1—12个；
[0070]优选等离子体炬24每层4个一组，形成涡流切圆式反应气流；
[0071]优选等离子体炬24功率50KW — 3MW ;
[0072]3 )将蒸汽锅炉28蒸汽送蒸汽轮机32供发电机33发电；
[0073]4)余热锅炉29蒸汽送水蒸汽储罐31后经水蒸汽进口 35送进多等离子体炬制氢发生器内膛3;
[0074]5)打开远程防爆监控器34电源，在线监测多等离子体炬制氢发生器内膛3上、中、下部温度、压强、气体成分，以及超温、超压自动防爆报警或超低温、超低压自动报警；
[0075]6)将多等离子体炬制氢发生器内膛3的灰渣，从螺杆出灰渣口 37处排出。
[0076]图5是多等离子体炬制油合成器6的结构示意图，多等离子体炬制油合成器6由等离子体炬24、文丘里催化器25、循环弯管26、送煤管27、远程防爆监控器34、加H2进气口 38、加水蒸汽进气口 39、加O2进气口 40组成；多等离子体炬制油合成器炉膛顶端与CO2脱氧器14连接，CO2脱氧器14与碳黑回收器13、O2储罐15连接；多等离子体炬制油合成器炉膛下部设有文丘里催化器25，文丘里催化器25与等离子体炬24连接，CO2保温罐I与等离子体炬24、螺杆传感送煤器2连接，螺杆传感送煤器2通过送煤管27将CO2送入多等离子体炬制油合成器炉膛，多等离子体炬制油合成器炉膛上设有循环弯管26，循环弯管26与送煤管27连接；多等离子体炬制油合成器炉膛上设有远程防爆监控器34，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制油合成器炉膛与循环溶剂池11连接，多等离子体炬制油合成器炉膛底部与脱杂净化分离器7连接。送煤管27上设有加H2进气口 38、加水蒸汽进气口 39、加O2进气口 40，加O2进气口 40与O2储罐15连接。[0077]实施步骤:
[0078]I)打开等离子体炬24电源和循环水阀门；
[0079]2)依次打开H2储罐4、CO2储罐1、O2储罐15、水蒸汽储罐31、螺杆传感送煤器2阀门，将H2、C02、O2、水蒸汽和煤送进多等离子体炬制油合成器6进行直接液化反应；
[0080]优选H2从加H2进气口 38送进；
[0081 ] 优选CO2从等离子体炬24载体风送进；
[0082]优选水蒸汽从加水蒸汽进气口 39送进；
[0083]优选O2从加O2进气口 40送进；
[0084]3)将多等离子体炬制油合成器6合成液化物中C5—18H1(I—36烃类物质含量达到30—80%时，将烃类物质送脱杂净化分离器7净化分离；
[0085]将净化后以含有石脑油等物质为主的液体溶液送循环溶剂池11，供多等离子体炬制油合成器内膛6作为加氢溶剂循环应用；
[0086]优选等离子体炬24排列为I—8层，每层4一8个；
[0087]优选等离子体炬24每层4个一组，形成涡流切圆式反应气流；
[0088]优选等离子体炬24功率50KW — 3MW ;
[0089]4)打开远程防爆监控器34电源，在线监测多等离子体炬制油合成器内膛6上、中、下部温度、压强、气体成分，以及超温、超压自动防爆报警或超低温、超低压自动报警。
[0090]图6是多等离子体炬制甲烷发生器18的结构示意图，多等离子体炬制甲烷发生器18由等离子体炬24、文丘里催化器25、循环弯管26、送煤管27、远程防爆监控器34、加H2进气口 38、加O2进气口 40组成；多等离子体炬制油合成器炉膛顶端与CO2脱氧器14、二级CH4发生器19连接，二级CH4发生器19与三级CH4发生器20连接，CO2脱氧器14与碳黑回收器13、O2储罐15连接；多等离子体炬制油合成器炉膛下部设有文丘里催化器25，文丘里催化器25与等离子体炬24连接，CO2保温罐I与等离子体炬24、螺杆传感送煤器2连接，螺杆传感送煤器2通过送煤管27将CO2送入多等离子体炬制油合成器炉膛，多等离子体炬制油合成器炉膛上设有循环弯管26，循环弯管26与送煤管27连接；多等离子体炬制油合成器炉膛上设有远程防爆监控器34，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制油合成器炉膛与循环溶剂池11连接，多等离子体炬制油合成器炉膛底部与脱杂净化分离器7连接。送煤管27上设有加H2进气口 38、加O2进气口 40，加O2进气口 40与O2储罐15连接。
[0091]实施步骤:
[0092]I)打开多等离子体炬制甲烷发生器18电源开关和循环水阀门；
[0093]2)依次打开CO2保温罐1、螺杆传感送煤器2、O2储罐15、水蒸汽储罐16阀门，分别将CO2、煤、O2等送进多等离子体炬制甲烷发生器18内进行甲烷化反应；
[0094]3)将多等离子体炬制甲烷发生器18中CH4含量达到15 — 70%时，送二级CH4发生器19和三级CH4发生器20中继续加H2制取CH4 ；
[0095]4)打开远程防爆监控器34电源，在线监测多等离子体炬制甲烷发生器18上、中、下部温度、压强、气体成分，以及超温、超压自动防爆报警或超低温、超低压自动报警。
[0096]图7是等离子体炬24的结构示意图，等离子体炬24由:空心阴极底座41、凹凸阴极42、一阳极43、二阳极44、长增压筒45、阴极冷却循环水46、阳极冷却循环水47、长增压筒冷却循环水48、载体风、电极催化芯55、绝缘体54、直流电源58、高压脉冲电源59、高压脉冲器60 ;所述载体风包括:第一路载体风49、第二路载体风50、第三路载体风51、第四路载体风52、第五路载体风53 ;所述空心阴极底座41、凹凸阴极42、一阳极43、二阳极44、长增压筒45依次排列并且左右对称，所述直流电源58的阴极与一侧的空心阴极底座41、凹凸阴极42连接，直流电源58的阳极与同侧的一阳极43、二阳极44连接；所述高压脉冲电源59的阴极与另一侧的空心阴极底座41、凹凸阴极42连接，高压直流脉冲电源59的阳极与同侧的一阳极43、二阳极44连接；蜂窝状的电极催化芯55插在等离子体炬24中央，一端通过绝缘体54与高压脉冲器60连接；阴极冷却循环水46流经左右两侧的空心阴极底座41、凹凸阴极42，阳极冷却循环水47流经左右两侧的一阳极43、二阳极44，长增压筒冷却循环水48流经两侧的长增压筒45。
[0097]实施步骤:
[0098]I)打开阴极冷却循环水46、47、长增压筒冷却循环水48的开关；
[0099]2)打开直流电源58、高压脉冲电源59、高压脉冲器60开关；
[0100]3)打开各路开关，将所需原料物质送入等离子体炬24内进行反应。
[0101]载体风风压优选:第一路载体风49 ^ IKPa,第二路载体风50 ^ 5KPa，第三路载体风51≥IOKPa,第四路载体风52≥15KPa，第五路载体风53≥20KPa。
[0102]采取多路载体风的目的，是分别将CO2、碳黑、H20 (水蒸汽)、02、H2等反应原料送入等离子体炬24中在等离子体状态下完成所需反应。
[0103]优选等离子体炬24载体风多种搭配方式:优选第一路载体风49、第二路载体风50、第三路载体风51为CO2送碳黑粉；第四路载体风52为O2，第五路载体风53为水蒸汽。此种载体风搭配方式适用于制氢。
[0104]优选等离子体炬24载体风多种搭配方式:优选第一路载体风49、第二路载体风50为CO2送碳黑粉；第三路载体风51为O2 ;第四路载体风52为水蒸汽；第五路载体风53为H2。此种载体风搭配方式适用于制油。
[0105]优选等离子体炬24载体风多种搭配方式:优选第一路载体风49、第二路载体风50为CO2送碳黑粉；第三路载体风51为O2 ;第四路载体风52、第五路载体风53为H2。此种载体风搭配方式适用于制甲烷。
[0106]优选电极催化芯55为蜂窝状或网板状，由一组或多组排列，材质优选耐酸碱性不锈钢。
[0107]以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.多等离子体炬联产制油与天然气的装置，其特征在于包括:CO2保温罐(I)、螺杆传感送煤器(2)、O2储罐(15)、水蒸汽储罐(16)、H2储罐(4)、CO2脱氧器(14)、多等离子体炬制氢发生器(3)、多等离子体炬制油合成器(6)、脱杂净化分离器(7)、加H2微波分馏器(8)、多等离子体炬制甲烷发生器(18)、二级CH4发生器(19)、三级CH4发生器(20)、CH4冷却器(21)、CH4储罐(23)、汽油储罐(9)、柴油储罐(10);所述CO2保温罐(I)、螺杆传感送煤器(2)、O2储罐(15)、水蒸汽储罐(16)与多等离子体炬制氢发生器(3)、多等离子体炬制油合成器(6)、多等离子体炬制甲烷发生器(18)连通，H2储罐(4)与多等离子体炬制氢发生器(3)、多等离子体炬制油合成器(6)、多等离子体炬制甲烷发生器(18)连通，多等离子体炬制油合成器(6)、脱杂净化分离器(7)、加H2微波分馏器(8)依次连通，加H2微波分馏器(8)与汽油储罐(9)、柴油储罐(10)连通；多等离子体炬制甲烷发生器(18)、二级CH4发生器(19)、三级CH4发生器(20)、CH4冷却器(21)、CH4储罐(23)依次连通，加H2微波分馏器(8)、三级CH4发生器(20)与水蒸汽储罐(16)连通，多等离子体炬制油合成器(6)、多等离子体炬制甲烷发生器(18)与CO2脱氧器(14)、螺杆传感送煤器(2)连通，CO2脱氧器(14)与O2储罐(15)连通。
2.根据权利要求1所述的多等离子体炬联产制油与天然气的装置，其特征在于，所述多等离子体炬制氢发生器(3)包括等离子体炬(24)、文丘里催化器(25)、循环弯管(26)、送煤管(27)、蒸汽锅炉(28)、余热锅炉(29)、H2净化器(30)、水蒸汽储罐(31)、蒸汽轮机(32)、发电机(33)、远程防爆监控器(34)、水蒸汽进口(35)、O2进口(36)、螺杆出灰渣口(37);多等离子体炬制氢发生器炉膛顶端设有蒸汽锅炉(28)、余热锅炉(29)、H2净化器(30)，蒸汽锅炉(28)与蒸汽轮机 (32)连通为发电机(33)发电，余热锅炉(29)与水蒸汽储罐(31)连通，H2净化器(30)与H2储罐(4)连通；多等离子体炬制氢发生器炉膛下部设有文丘里催化器(25)，文丘里催化器(25)与等离子体炬(24)连通，CO2保温罐(I)与等离子体炬(24)、螺杆传感送煤器(2)连通，螺杆传感送煤器(2)通过送煤管(27)将CO2送入多等离子体炬制氢发生器炉膛，多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有循环弯管(26)，循环弯管(26)与送煤管(27)连通；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有水蒸汽进口(35)，水蒸汽储罐(31)与水蒸汽进口(35)连通；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有O2进口(36)，O2进口(36)与O2储罐(15)连通；多等离子体炬制氢发生器炉膛上设有远程防爆监控器(34)，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制氢发生器炉膛底部设有螺杆出灰渣口(37)。
3.根据权利要求1所述的多等离子体炬联产制油与天然气的装置，其特征在于，所述多等离子体炬制油合成器(6)包括:等离子体炬(24)、文丘里催化器(25)、循环弯管(26)、送煤管(27)、远程防爆监控器(34)、加H2进气口(38)、加水蒸汽进气口(39)、加O2进气口(40);多等离子体炬制油合成器炉膛顶端与CO2脱氧器(14)连通，CO2脱氧器(14)与碳黑回收器(13)、O2储罐(15)连通；多等离子体炬制油合成器炉膛下部设有文丘里催化器(25)，文丘里催化器(25)与等离子体炬(24)连通，CO2保温罐(I)与等离子体炬(24)、螺杆传感送煤器(2)连通，螺杆传感送煤器(2)通过送煤管(27)将CO2送入多等离子体炬制油合成器炉膛，多等离子体炬制油合成器炉膛上设有循环弯管(26)，循环弯管(26)与送煤管(27)连通；多等离子体炬制油合成器炉膛上设有远程防爆监控器(34)，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制油合成器炉膛与循环溶剂池(11)连通，多等离子体炬制油合成器炉膛底部与脱杂净化分离器(7)连通；送煤管(27)上设有加H2进气口(38)、加水蒸汽进气口(39)、加O2进气口(40)，加O2进气口(40)与O2储罐(15)连通。
4.根据权利要求1所述的多等离子体炬联产制油与天然气的装置，其特征在于，所述多等离子体炬制甲烷发生器(18)由等离子体炬(24)、文丘里催化器(25)、循环弯管(26)、送煤管(27)、远程防爆监控器(34)、加H2进气口(38)、加O2进气口(40)组成；多等离子体炬制油合成器炉膛顶端与CO2脱氧器(14)、二级CH4发生器(19)连通，二级CH4发生器(19)与三级CH4发生器(20)连通，CO2脱氧器(14)与碳黑回收器(13)、O2储罐(15)连通；多等离子体炬制油合成器炉膛下部设有文丘里催化器(25)，文丘里催化器(25)与等离子体炬(24)连通，CO2保温罐(I)与等离子体炬(24)、螺杆传感送煤器(2)连通，螺杆传感送煤器(2)通过送煤管(27)将CO2送入多等离子体炬制油合成器炉膛，多等离子体炬制油合成器炉膛上设有循环弯管(26 )，循环弯管(26 )与送煤管(27 )连通；多等离子体炬制油合成器炉膛上设有远程防爆监控器(34)，对反应中的温度、压力、气体成分进行监控；多等离子体炬制油合成器炉膛与循环溶剂池(11)连通，多等离子体炬制油合成器炉膛底部与脱杂净化分离器(7)连通;送煤管(27)上设有加H2进气口(38)、加O2进气口 (40)，加O2进气口(40)与O2储罐(15)连通。
5.根据权利要求2至4任一权利要求所述的多等离子体炬联产制油与天然气的装置，其特征在于，等离子体炬(24)包括:空心阴极底座(41)、凹凸阴极(42)、一阳极(43)、二阳极(44)、长增压筒(45)、阴极冷却循环水(46)、阳极冷却循环水(47)、长增压筒冷却循环水(48)、载体风、电极催化芯(55)、绝缘体(54)、直流电源(58)、高压脉冲电源(59)、高压脉冲器(60);所述载体风包括:第一路载体风(49)、第二路载体风(50)、第三路载体风(51)、第四路载体风(52)、第五路载体风(53);所述空心阴极底座(41)、凹凸阴极(42)、一阳极(43)、二阳极(44)、长 增压筒(45)依次排列并且左右对称，所述直流电源(58)的阴极与一侧的空心阴极底座(41)、凹凸阴极(42)连通，直流电源(58)的阳极与同侧的一阳极(43)、二阳极(44)连通；所述高压脉冲电源(59)的阴极与另一侧的空心阴极底座(41)、凹凸阴极(42)连通，高压直流脉冲电源(59)的阳极与同侧的一阳极(43)、二阳极(44)连通；蜂窝状的电极催化芯(55 )插在等离子体炬24中央，一端通过绝缘体(54 )与高压脉冲器(60 )连通；阴极冷却循环水(46)流经左右两侧的空心阴极底座(41)、凹凸阴极(42)，阳极冷却循环水(47)流经左右两侧的一阳极(43)、二阳极(44)，长增压筒冷却循环水(48)流经两侧的长增压筒(45)。
【文档编号】C01B13/02GK203728773SQ201420050227
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】程礼华 申请人:程礼华