一种多段等离子体裂解碳质材料反应器系统

摘要

本发明公开了一种多段等离子体裂解碳质材料反应器系统，系统包括：一个预热段，包括中空阴极和阳极，碳质材料经中空阴极的中空通道进入预热段反应管中；至少一个混合反应段，包括多个阴极棒和多个与阴极棒相对应的阳极，至少一个激冷介质入口，和至少一个激冷产物出口，其中，中空阴极和阳极之间形成的等离子体和/或电弧形成区位于反应管中，而阴极棒和阳极之间形成的等离子体和/或电弧形成区位于反应管外，多股等离子体气体在混合反应段反应管中心位置或其附近发生对撞并与碳质材料和载气进行对流接触和强烈混合，加热预热的碳质材料，促使碳质材料发生热解、裂解和挥发分气相反应。本发明反应器系统具有良好的防积碳性、优异的热效率和很高的裂解产物产率。

主权项

一种多段等离子体裂解碳质材料反应器系统，反应器系统包括：一个预热段，包括：被冷却介质循环冷却的中空阴极和阳极；位于所述中空阴极或阳极表面之间的工作气体入口，用于使所述工作气体进入由上述中空阴极和阳极形成的等离子体和/或电弧形成区，从而使所述工作气体变为等离子体，用于预热碳质材料和载气入料；碳质材料和载气入料入口，位于所述中空阴极的一端，所述中空阴极的中空通道被用作碳质材料和载气入料的输送通道，碳质材料和载气入料经上述输送通道通过所述碳质材料和载气入料入口进入所述预热段的反应管中；至少一个混合反应段，位于所述预热段之下，包括多个被冷却介质循环冷却的阴极棒和多个与所述阴极棒相对应形成腔室容纳所述一个阴极棒并被冷却介质循环冷却的阳极，由所述阴极棒和阳极形成的等离子体和/或电弧形成区位于所述阳极形成的腔室中；位于所述阴极棒或阳极表面之间的工作气体入口，用于使所述工作气体进入由上述阴极棒和阳极形成的等离子体和/或电弧形成区，从而使所述工作气体变为等离子体，用于进一步加热预热的碳质材料和载气入料，促使由所述预热段的反应管进入所述混合反应段的反应管中的碳质材料发生热解、裂解和挥发分气相反应；至少一个激冷介质入口，用于激冷或冻结反应产物，位于最后一个所述混合反应段下部；和至少一个激冷产物和气体的出口，位于所述激冷介质入口下部，其中，预热段的中空阴极和阳极之间形成的等离子体和/或电弧形成区位于所述预热段的反应管中，从所述中空阴极中空通道进入上述预热段的反应管中的碳质材料和载气入料在所述等离子体和/或电弧形成区或其附近与产生的等离子体气体进行充分地接触和混合，并预热所述碳质材料和载气入料，引发碳质材料的热解反应；和混合反应段的阴极棒和阳极之间形成的等离子体和/或电弧形成区位于所述混合反应段的反应管之外，多股工作气体经其入口进入所述等离子体和/或电弧形成区产生的多股等离子体气体在上述混合反应段的反应管中心位置或其附近发生对撞，并与由上述预热段的反应管进入上述混合反应段的反应管中的碳质材料和载气入料以及其产生的热解挥发分进行对流接触和混合，进一步加热预热的碳质材料和载气入料，并促使所述碳质材料发生热解、裂解和挥发分气相反应。