[发明专利]一种基于太阳能光催化耦合热裂解制取丙烯的方法及系统

权利要求书

1.一种基于太阳能光催化耦合热裂解制取丙烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1将丙酮气体与正丁烷气体混合，形成混合气体I；

S2对混合气体I进行光照，使得混合气体I中的丙酮气体进行光解，以得到含有甲基自由基的混合气体Ⅱ；

S3加热混合气体Ⅱ，使得混合气体Ⅱ中的正丁烷气体在甲基自由基的催化作用下发生热裂解反应，得到含有丙酮、正丁烷、甲烷、丙烯、乙烷和乙烯的混合气体Ⅲ；

S4根据混合气体Ⅲ各组分气体的沸点和熔点的不同，对混合气体Ⅲ进行梯度降温，依次获取液态丙酮、液态正丁烷、液态丙烯以及其他混合气体；

S5将获取液态丙酮和液态正丁烷用于下一循环反应。

2.根据权利1所述的一种方法，其特征在于，所述混合气体I中，丙酮与正丁烷的摩尔体积比为10:1～4:1。

3.根据权利1或2所述的一种方法，其特征在于，所述S2中采用波长为220nm～335nm光对混合气体I进行光照。

4.根据权利1-3任一项所述的一种方法，其特征在于，所述S3中混合气体Ⅱ的加热温度为340℃～360℃。

5.根据权利1-4任一项所述的一种方法，其特征在于，所述S4具体包括以下步骤：

S21将混合气体Ⅲ降温至0℃～50℃，分离出液态丙酮，并将分离出的丙酮作为原料，参与下一个循环反应；

S22将混合气体Ⅲ降温至-5℃～-40℃之间，分离出液态正丁烷，并将分理出的液态正丁烷作为原料，参与到下一个循环反应；

S23然后将混合气体Ⅲ分别降温至-50℃～-80℃以分离出液态丙烯及其他混合气体。

6.采用如权利要求1-5任一项所述方法进行制取丙烯的系统，其特征在于，包括预混单元、光解单元、反应单元、供热单元、冷凝循环单元和产物冷凝塔(10)，其中，

所述预混单元包括正丁烷储料罐(1)、丙酮储料罐(2)、设于丙酮储料罐(2)出料口一端的低温蒸发器(3)以及连接正丁烷储料罐(1)和低温蒸发器(3)的出料口，丙酮储料罐(2)中输出的丙酮液体在低温蒸发器(3)中进行加热形成丙酮气体，进而，丙酮气体与正丁烷储料罐(1)输出的正丁烷气体混合，形成混合气体I；

所述光解单元包括光解器(5)，其中，光解器(5)一端与出料口连接，用于接收混合气体I并在光波照射的作用下，使得混合气体I中的丙酮气体进行光解，以得到含有甲基自由基的混合气体Ⅱ；

所述反应单元包括主反应器(8)，所述供热单元设于所述反应器(8)外周，其中，所述主反应器(8)与所述光解器(5)的另一端连接，用于接收混合气体Ⅱ，所述供热单元用于加热主反应器(8)中混合气体Ⅱ，使得混合气体Ⅱ中的正丁烷气体在甲基自由基的催化作用下发生热裂解反应，得到含有丙酮、正丁烷、甲烷、丙烯、乙烷和乙烯的混合气体Ⅲ；

所述冷凝循环单元(9)包括依次相连的第一分级冷凝器和第二分级冷凝器，其中第一分级冷凝器与主反应器(8)连接，用于接收混合气体Ⅲ并将混合气体Ⅲ中的丙酮分离出来，第二分级冷凝器用于接收第一分级冷凝器输出的气体并将正丁烷冷凝并分离出来，进而得到混合气体Ⅳ；

所述产物冷凝塔(10)与所述第二分级冷凝器连接，用于接收混合气体Ⅳ，并将混合气体Ⅳ中的丙烯冷凝提取出来，以获取丙烯和他混合气体。

7.根据权利要求6所述的一种系统，其特征在于，所述预混单元还包括流量控制器(4)，所述流量控制器(4)一端与低温蒸发器(3)连接，另一端与出料口连接。

8.根据权利要求6或7所述的一种系统，其特征在于，所述供热单元包括加热管(6)，所述加热管(6)布置在所述主反应器(8)的外周，优选的，所述供热单元还包括槽式聚光供热器(7)，所述槽式聚光供热器(7)与所述加热管(6)连接。

9.根据权利要求6-8任一项所述的一种系统，其特征在于，所述第一分级冷凝器与所述丙酮储料罐(2)连接，所述第二分级冷凝器与所述正丁烷储料罐(1)连接。

10.根据权利要求6-9任一项所述的一种系统，其特征在于，所述光解单元还包括补光装置(11)。