[实用新型]一种光催化生产烷烃的装置

说明书

本实用新型涉及天然气制取技术领域，尤其是涉及一种光催化生产烷烃的装置。所述光催化生产烷烃的装置，包括回转窑、增氢反应单元、甲烷化反应单元；所述回转窑的筒体内部由进料端至出料端依次设置有热解段、明火段和还原段，所述明火段和还原段设置有光催化内筒，所述回转窑内设置有送氧单元，所述送氧单元的供氧端伸至明火段；所述增氢反应单元包括混合器、汽包、增氢反应器，所述汽包连接于混合器，所述混合器连接于增氢反应器；所述混合器的进料端连接于所述回转窑的出料端；所述增氢反应器的出料端连接于所述甲烷化反应单元的进料端。所述装置高效平稳，制取的天然气成本＜1元/m³，经济效益得到大幅提高。

技术领域

本实用新型涉及天然气制取技术领域，尤其是涉及一种光催化生产烷烃的装置。

背景技术

自有人类起至今，人们燃烧垃圾、秸秆、枝丫柴、干化污泥等生物质，必定有烟，从烟囱排空。

天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将天然气列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。

因而，探索一种利用生物质制取天然气的方法及装置，实现生物质成分的高效充分利用，大幅度提高产气率，实现废弃物的能源化、资源化利用包括烟气烷烃化，并缓解当前的能源和环境危机具有重要意义。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光催化生产烷烃的装置，所述装置高效平稳，采用所述装置制取的天然气成本＜1元/m³，经济效益得到大幅提高。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种光催化生产烷烃的方法，包括如下步骤：

(a)可燃物于500-700℃干燥热解得到气体烃，气体烃与气化剂混合明火燃烧生成CO₂，并于800-1050℃裂解气体烃得到C和H₂；

(b)于650-900℃下，CO₂与C反应得到CO，C在光催化的作用下与H₂作用生成CH₄；

(c)向步骤(b)中得到的含CH₄和CO的混合气中注入水蒸气，CO与 H₂O反应得到H₂，得到增氢的燃气；

(d)增氢的燃气经甲烷化催化剂，于240-600℃反应得到天然气。

现有技术中无法将C与H直接合成CH₄是因为：CH₄分子是正四面体结构，其C原子外层4个价电子存在于4条能量级别相同的轨道内，否则， CH₄的结构就不会是正四面体。而在形成CH₄之前，C原子核外6个电子，分布在第一层即1s轨道2个，第二层(外层)4个价电子。第二层分s亚层和p亚层，s亚层有2条2s轨道，每条轨道内1个s电子，p亚层有3条 2p轨道，2px、2py轨道内各1个p电子，2pz轨道是空的，没有电子。而 2s轨道与2p轨道的能级不同，2s电子云是球形，2p电子云是哑铃形。所以，C原子与4个H无法生成正四面体结构的CH₄。

本实用新型中，通过大量实验得出，C原子的2个2s电子中的1个电子在光催化作用下，接受光子能量处于激发态而跃迁入2pz空轨道，2s电子中剩余的1个电子与p亚层上的3个电子(2px1，2py1，2pz1)杂化，产生4个等量的新的杂化轨道：sp3，每个sp3杂化轨道上有1个电子，与 4个H生成CH₄。