MUEGGE与弗劳恩霍夫环境、安全及能源技术研究所(弗劳恩霍夫UMSICHT)合作开发的热催化重整工艺(TCR®工艺)可用于生产替代天然气、热解碳和合成原油。TCR®工艺的副产品是工艺水。它被认为是废料，因为它被乙腈、乙酸、苯酚、吡啶和吡咯等有机化合物污染。为循环利用工艺水，有必要去除这些有机化合物。采用MUEGGE公司的常压微波等离子体炬[1]，对工艺水进行了净化。
1. 用于工艺水净化的常压微波等离子体装置
在弗劳恩霍夫UMSICHT，采用MUEGGE公司的常压微波等离子体炬对工艺水进行回收处理，该常压等离子体炬在2.45 GHz下由压缩空气驱动(见图1)。在MUEGGE 2.45 GHz等离子体炬中加入工艺水并随之由文氏管喷嘴注入，然后注入旋转压缩空气，在压缩空气流[2]中形成微小的工艺水液滴。加压气流中工艺水的液滴越小，高能常压等离子体中有机化合物完全解离的概率越高。这种常压等离子体净化过程的完美结果，是有机化合物在与氢氧根和氧自由基解离和反应后，完全转化为水蒸气和二氧化碳。
如图2所示，通过2.45 GHz等离子体后，净化工艺水很容易通过淬火回收。
在弗劳恩霍夫UMSICHT的实验中，以1升蒸馏水中各含16.81g醋酸和8.74g乙醇的溶液替代有机化合物，验证了常压微波空气等离子体对污染工艺水的净化效率。
2. 用乙醇溶液进行等离子净化试验的结果
首先，将8.74 g乙醇溶于1升蒸馏水中的测试溶液注入压缩空气中，并以130升/分钟的流速馈入常压微波等离子体中，相当于测试溶液的流速约为65毫升/分钟。在弗劳恩霍夫UMSICHT获得的结果表明，经过功率为2 kW的常压等离子体处理后，蒸馏水中乙醇溶解的比例降低了92%。
3. 用乙酸溶液进行等离子净化试验结果
随后，将16.81 g醋酸溶于1升蒸馏水的测试溶液注入到压缩空气中，并以130升/分钟的流速馈入常压微波等离子体中，相当于测试溶液的流速约为65毫升/分钟。测定蒸馏水中乙酸的溶解含量显示，经过同样2千瓦微波功率的常压等离子体处理后，乙酸的含量减少了88%。
4. 结论：常压微波等离子体对工艺水进行了成功且高效的净化
采用2 kW的低微波功率常压空气等离子体，将蒸馏水中的乙醇减少92%、乙酸减少88%，这一实验结果对于TCR®工艺中工艺水的高效净化，具有很好的前景。提高微波功率(例如75 kW MUEGGE APS @ 915 MHz)，将显著增加有机污染物的比例，显著提高加压工艺水的流量。
参考文献
[1] Mueller, Robert and Gorath, Moritz, et al.: Atmospheric Pressure Plasma Source and Downstream Source: Characteristics and Industrial Applications, Invited Talk, Contributions to 56th Annual Microwave Power Symposium (IMPI 56), Savannah, Georgia (USA), June 14-16, 2022.
[2] Kaiser, Nadine: Behandlung von schwach kontaminierten Abwässern mittels Plasma-Technologie (等离子技术(使用等离子技术处理低污染残留水)), Bachelor’s Thesis, Technische Hochschule Nuremberg „Georg Simon Ohm“, August 4, 2021.
