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富甲烷气等离子重整技术


      等离子技术

等离子,英文Plasma。国内把它称为等离子体

等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的,1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯首次将“plasma”一词引入物理学,用来描述气体放电管里的物质形态。它是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质,是除去固、液、气外,物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体,利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。

如果对气体持续加热,使分子分解为原子并发生电离,就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体,这种状态称为等离子体。等离子体与气体的性质差异很大,等离子体中起主导作用的是长程的库仑力,而且电子的质量很小,可以自由运动,因此等离子体中存在显著的集体过程,如振荡与波动行为。等离子体中存在与电磁辐射无关的声波,称为阿尔文波。

等离子体根据粒子温度进行分类,可以分为高温等离子体和低温等离子体这两种不同类型的研究范畴是不同的,高温等离子体一般指核聚变等离子体,包括太阳日冕,磁约束聚变或惯性约束聚变,它们的特点是粒子温度极高,等离子体密度非常大,实验室难以产生(需要大型装置才行,比如托卡马克)。而低温等离子体相比高温等离子体,粒子温度要低的多,密度也低的多。这里的高、低温主要是用于区分普通放电产生的等离子体与聚变等离子体。低温等离子体的研究范围比较广,用途也比较广,实验室一般用气体放电产生,较容易获得和维持。而低温等离子体中又分为两种,一个是冷等离子体,另一个是热等离子体。它们根据粒子的热力学平衡状态来区分,冷等离子体即宏观温度,或这说重粒子温度相对较低,而电子温度可以很高,处于N-LTE状态。相反,热等离子体即属于热平衡等离子体,处于LTE状态,包括电子在内的所有粒子温度都很高。比如大气压电弧等离子体,电弧等离子体炬,焊接等离子体等这类等离子体均属于热等离子体(温度从几千K到上万K不等)

低温等离子体:(1)热等离子体:稠密高压(1大气压以上),温度103~105K,如电弧、高频和燃烧等离子体。(2)冷等离子体:电子温度高(103~104K)、气体温度低,如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、DBD介质阻挡放电等离子体、索梯放电等离子体等。

  思欣通富甲烷气等离子重整技术内涵

浦江思欣通科技有限公司在已有甲烷重整技术的基础上,通过引入甲烷低温等离子体化耦合催化剂技术以及原料调变和反应参数优化技术开发了甲烷等离子多重整制氢气/合成气技术。

思欣通公司在实验室小试过程中,经过金属活性组分筛选、助剂调变、载体选择、制备工艺研究等工作后,思欣通开发了适用于富甲烷气多重整反应的载氧体催化剂。

甲烷等离子体可以从外加电场获得进行反应活化所需的能量,产生活性分子。在催化剂上进行催化耦合反应,可进一步缓和甲烷重整的反应条件、提高甲烷转化率。图2给出了甲烷等离子多重整反应器示意图。图2a)是等离子重整反应器外观照片,(b)则是等离子电极及刀片复合组装件照片。

浦江思欣通科技开发的低温等离子体甲烷多重整技术可大幅度提高运转周期、降低能耗,提高甲烷利用率。

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                                                     图2  甲烷低温等离子多重整催化耦合反应器示意图


开发的等离子甲烷多重整技术,主要技术内容包括:

1)与甲烷等离子多重整反应条件相适应的低温等离子体反应器技术开发;

2)等离子体甲烷多重整耦合催化剂的研制;

3)反应参数优化研究以及稳定性和原料气适应性研究;

4)等离子重整装置操作技术开发。










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