[发明专利]等离子体反应器及其应用和提高低碳烷烃的转化率和/或目标产物选择性的方法在审

专利信息
申请号: 202111567217.7 申请日: 2021-12-20
公开(公告)号: CN116351350A 公开(公告)日: 2023-06-30
发明(设计)人: 周明川;任君朋;张婧;张铁;孙峰;徐伟 申请(专利权)人: 中国石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司
主分类号: B01J19/08 分类号: B01J19/08;B01J19/00;C07C2/80;C07C11/04;C07C11/24
代理公司: 北京润平知识产权代理有限公司 11283 代理人: 刘伊南
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摘要:
搜索关键词: 等离子体 反应器 及其 应用 提高 烷烃 转化 目标 产物 选择性 方法
【说明书】:

本发明涉及甲烷转化技术领域,具体涉及一种等离子体反应器及其应用和提高低碳烷烃转化率和/或目标产物选择性的方法,所述等离子体反应器包括反应器本体和设置在所述反应器本体内的至少一个电极,还包括至少一个侧线进料管,至少一个侧线进料管穿过所述反应器本体延伸至所述电极的下方或侧方,各个侧线进料管与所述反应器本体侧壁之间的夹角α各自独立地为10‑90°。本发明的等离子体反应器用于低碳烷烃转化中能够提高低碳烷烃转化率、反应产物选择性,且反应产物可调控范围宽。

技术领域

本发明涉及甲烷转化技术领域,具体涉及一种等离子体反应器及其应用和提高低碳烷烃的转化率和/或目标产物选择性的方法。

背景技术

等离子体甲烷转化技术在国内从上世纪80年代开始研究,从2000年开始逐渐形成专利,如CN1180058C,天津大学公开的一种采用等离子体转化甲烷和二氧化碳制备汽油的方法,该方法中加入了CO2作为另一种反应物,且主要产物为汽油。CN1235846C公开的热等离子体裂解含甲烷气体制乙炔方法主要采用甲烷作原料,以乙炔为主要副产物。CN100999432B公开了离子液体催化等离子体甲烷转化制C2烃的方法。CN101734620B公开了一种富甲烷气等离子体制氢气的方法。

西南化工研究设计院公布了一系列等离子体裂解甲烷专利 (CN210367505U、CN109294284B、CN106478332B、CN101921163B),主要针对等离子体转化甲烷制备炭黑或乙炔与氢气工艺进行开发,更加侧重的是工艺的设计与优化。

清华大学、太原理工大学以及新疆天业集团联合开发了等离子体裂解煤制乙炔工艺(CN203582763U、CN102068953B、CN101734620B、 CN101550057A、CN101734995B、CN1240647C),主要使用煤做原料,天然气辅助制备乙炔与氢气,其工作气为氢气。

浙江大学主要针对等离子体在线清焦的方法进行了开发 (CN104056828A、CN104056829B),可通入CO2或H2,去除电极表面积碳;还开发了一种旋转弧等离子体裂解甲烷制备乙炔(CN103333044B、 CN101844744B),工作气体旋转进入放电间隙,同时外部采用磁场驱动,发生毫秒级裂解。

CN106925086A公开一种有机废气的等离子降解处理装置,该等离子处理装置为等离子反应器,包括反应器筒体、位于反应器筒体顶端的气体进口、反应器底端的气体出口、位于反应器筒体内的等离子放电电极、用于给等离子放电装置供电的电源接口;所述反应器筒体上设置有使滑动电弧面积及长度得以扩大的能量利用装置。所述能量利用装置为扩弧杆、扩弧板或者二者联合使用。然而,该反应器用于定向转化甲烷时,甲烷转化率低,烯烃选择性低。

总之,现有的等离子反应器用于甲烷转化过程中,均具有甲烷转化率低,且反应产物选择性低,反应产物可调控范围窄的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的等离子反应器用于甲烷转化过程中,均具有甲烷转化率低,且反应产物选择性低,反应产物可调控范围窄的缺陷,提供一种等离子体反应器及其应用和提高低碳烷烃的转化率和/ 或目标产物选择性的方法,该等离子体反应器用于甲烷转化中能够提高甲烷转化率、反应产物选择性,且反应产物可调控范围宽。

为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种等离子体反应器,包括反应器本体和设置在所述反应器本体内的至少一个电极,还包括至少一个侧线进料管,至少一个侧线进料管穿过所述反应器本体延伸至所述电极的下方或侧方,各个侧线进料管与所述反应器本体侧壁之间的夹角α各自独立地为 10-90°。

优选地,所述等离子体反应器还包括供换热介质流通的夹套,所述夹套设置在所述反应器本体外。

本发明第二方面提供前述第一方面所述的等离子体反应器在低碳烷烃转化中的应用。

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