[发明专利]一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置及方法

说明书

本发明属涉及一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置及方法，包括二氧化碳瓶和甲烷瓶，所述二氧化碳瓶、甲烷瓶分别通过气管与第一空腔连通，所述气管上设有流量计；所述第一空腔与微波谐振腔连通，所述微波谐振腔与催化重整反应器连通，所述催化重整反应器为双层筒状结构，催化重整反应器内层的一端与微波谐振腔连通，外层设有水路通道，所述水路通道与水管形成循环回路。本发明能够根据传感器检测的气体浓度计算等离子催化重整反应的转化率，能够利用温度控制来更改催化重整反应器中的反应温度，进而实现转化率的调节。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置及方法。

背景技术

甲烷、二氧化碳等温室气体的排放会加剧全球气候变暖和自然环境恶化。微波放电等离子体催化重整技术能够同时将甲烷和二氧化碳两种温室气体转化为合成气(一氧化碳和氢气)，从而降低温室气体排放，还能生成乙烯、乙炔等高附加值碳氢化合物，具有重要的社会与经济效益。

微波放电等离子体通常以频率为2.45GHz的微波电源作为激励，通过波导或微波传输线将能量传到微波谐振腔内，经过放电产生非平衡等离子体。将等离子体在催化重整区域内实现催化重整。

发明人认为：现有微波放电等离子催化重整过程中，不能实时监控二氧化碳及甲烷的转化率，不能根据所需要的转化率来控制反应的温度，反应的转化率较低。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置及方法。

本发明的第一目的是提供一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置，能够根据传感器检测的气体浓度计算等离子催化重整反应的转化率，能够利用温度控制来更改催化重整反应器中的反应温度，进而实现转化率的调节，使得二氧化碳与甲烷的等离子催化重整过程更加彻底。

本发明的第二目的是提供一种电镀过程中用于碳纤维固定的方法，基于上述微波放电等离子体催化重整温室气体装置，指导二氧化碳与甲烷的等离子催化重整过程。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种微波放电等离子体催化重整温室气体装置，包括二氧化碳瓶和甲烷瓶，所述二氧化碳瓶、甲烷瓶分别通过气管与第一空腔连通，所述气管上设有流量计；

所述第一空腔与微波谐振腔连通，所述微波谐振腔与催化重整反应器连通，所述催化重整反应器为双层筒状结构，催化重整反应器内层的一端与微波谐振腔连通，外层设有水路通道，所述水路通道与水管形成循环回路；

采用双层筒状结构的催化重整反应器，能够在在催化重整反应器的外层设置水路通道，利用水路通道与水管形成的循环回路实现催化重整反应器内层与外界的热量交换，换热效果好，换热过程后的催化反应器内部各处等离子体的温度更均匀。

所述微波谐振腔的一侧设有微波电源，所述微波电源与脉冲调制器连接，脉冲调制器与矩形波导连接，所述矩形波导伸入微波谐振腔中；所述水管的中部包覆设有制冷机构和加热机构；

所述催化重整反应器内层的另一端与第二空腔连通，所述第一空腔和第二空腔中分别设有甲烷浓度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述制冷机构、加热机构、甲烷浓度传感器和二氧化碳浓度传感器分别与单片机电性连接。

进一步，所述催化重整反应器的一侧设有红外热像仪，所述红外热像仪与单片机电性连接。

采用甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器及红外热像仪与单片机的配合使用，能够实时检测二氧化碳及甲烷的气体转化率，观测催化重整反应与温度的关系，并通过调节温度提高转化率。

一种微波放电等离子体催化重整温室气体的方法，利用了所述的微波放电等离子体催化重整温室气体装置，包括以下步骤：