[实用新型]一种基于等离子体反应器的从沼气中脱除氧气的装置有效

专利信息
申请号: 201220300284.2 申请日: 2012-06-21
公开(公告)号: CN202968507U 公开(公告)日: 2013-06-05
发明(设计)人: 聂勇;计建炳;童星;卢美贞 申请(专利权)人: 浙江工业大学
主分类号: C10L3/10 分类号: C10L3/10
代理公司: 杭州九洲专利事务所有限公司 33101 代理人: 陈继亮
地址: 310014 浙江省*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 等离子体 反应器 沼气 脱除 氧气 装置
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及沼气提纯净化技术领域,特别是一种基于等离子体反应器的从沼气中脱除氧气的装置。 

背景技术

沼气生物气是一种具有较高热值的可燃气体,主要通过有机质厌氧发酵产生,其主要成分为甲烷、二氧化碳和少量的氮气、氢气、氧气、硫化氢等气体,甲烷含量约为50-70%,二氧化碳含量约为30-40%。目前,沼气利用方式主要包括四种:1直接燃烧,民用取暖、照明和炊事等;2直接燃烧产生蒸汽,用于工业供热;3内燃机发电上网;4经净化提纯后用作车用燃气等。 

在上述沼气利用方式中,沼气提纯净化能量损失最小,且得到的可输送能量最多,产生的经济效益最大;相比其它几种利用方式,将沼气提纯后作为汽车燃气可实现沼气的高效利用,是最有前景的一种利用方式。沼气提纯净化为车用燃气主要包括五个步骤:沼气脱氧、脱硫、脱二氧化碳、干燥和压缩,其中脱氧尤为重要,如氧气不加以脱除,在压缩和输送过程中,可能会造成爆炸事故,存在安全隐患,通常要求车用燃气中氧气体积百分含量低于0.5%。 

现有脱氧专利技术主要包括催化脱氧和非催化脱氧两大类,其中非催化脱氧又可分为变压吸附、膜分离等。中国专利CN101219919A所述方法中采用Pd催化剂加氢脱氧,过程中增加了氢气的消耗,使运行费用增大;中国专利CN101104825B所述的方法是沼气中的氧气和甲烷在高温的条件下500℃左右,通过催化剂作用发生氧化反应实现氧气的脱除,由于原料气需要预热,能耗较大;中国专利CN101648843A和CN101028579A分别采用变压吸附法和膜分离法脱氧,但二者在脱氧的过程,均有氧气富集的过程,存在安全隐患,两者更适合于非可燃混合气中的氧气分离,对沼气中氧气的脱除是不适宜的。 

放电等离子体技术已在大气污染控制领域广泛应用,可在常温常压下脱除废气中的有害成分,包括NOXCN1162209C、SO2CN102240500A和VOCsCN102151464A等,至今未见用于沼气中的氧气脱除。 

实用新型内容

本实用新型的目的正是要解决上述脱氧技术存在的不足,提供一种基于等离子体反应器的从沼气中脱除氧气的装置,是一种能耗低、工艺简单、常温常压条件下的沼气中氧气脱除 装置。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:这种基于等离子体反应器的从沼气中脱除氧气的装置,包括等离子体反应器,所述等离子体反应器上设有进气口、出气口、接地极和高压放电极,高压放电极连有高压电源。 

作为优选,所述的高压电源为工频高压电源、高频高压电源或高压脉冲电源。 

作为优选,所述的等离子体反应器内放电形式为介质阻挡放电、辉光放电或电晕放电。 

作为优选,所述的等离子体反应器结构为线-筒式、线-板式和填充式。 

作为优选,所述的等离子体反应器采用填充式反应器结构,填充介质的轴向二端设置有聚四氟多孔支撑板,填充介质的径向外侧设置有阻挡介质,填充介质为石英玻璃球或活性氧化铝球,接地极设置在阻挡介质的外侧。 

本实用所采用的脱除氧气方法,步骤如下: 

1、将含氧气的沼气通过等离子体反应器的进气口导入等离子体反应器; 

2、调节高压电源,使得等离子体反应器内开始气体放电,在放电等离子体的高能电子和活性自由基作用下,沼气中的甲烷与氧气发生氧化反应,形成二氧化碳和水,从而实现沼气的氧气脱除; 

3、脱除氧气后的沼气从等离子体反应器的出气口排出,进入后续沼气净化工段。 

作为优选,所述的等离子体反应器内的放电能量密度在50J/L到500J/L之间。 

作为优选,所述的等离子体反应器内沼气的停留时间在0.1秒到10秒之间。 

本实用新型有益的效果是:1利用放电等离子体脱除沼气中的氧气可以降低能耗,减少反应器内积碳;2相比其它脱氧技术,该法工艺简单、操作方便,经处理后的沼气为后续净化和压缩生产车用燃气提供了安全保障。 

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图; 

图2沼气等离子体脱氧前后的气相色谱图; 

附图标记说明:1-1进气口,1-2阻挡介质,1-3接地极,1-4填充介质,1-5聚四氟多孔支撑板,1-6高压放电极,1-7出气口,2高压电源。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明: 

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