[發(fā)明專利]低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011047386.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112322317B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石聰;王莎;鄧勝祥;陳斌;沈駿;葉筱;葛翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C10G1/00
• 分類號(hào): C10G1/00
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的方法，其特征是：采用介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體甲烷活化反應(yīng)為油頁(yè)巖的熱解反應(yīng)提供氫源進(jìn)行熱解；

氫源包括氫氣和富氫自由基；

富氫自由基為·H、·OH、·CH₃、·CH₂和·CH；

介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體甲烷活化反應(yīng)的原料主要為富甲烷混合氣、二氧化碳?xì)怏w和催化劑I；

富甲烷混合氣與二氧化碳?xì)怏w的體積比為1:0.5~1.5；

富甲烷混合氣與二氧化碳?xì)怏w的總流量為120~360mL/min，低溫等離子體電源的輸入功率為20~500W，輸入電壓為0.5~265V；

催化劑I為負(fù)載貴金屬或者非貴金屬的催化劑；

負(fù)載貴金屬或非貴金屬的載體有三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化硅或二氧化鈰；

貴金屬為銠、釕、鈀、鉑或銥；

非貴金屬為鎳、鈷、銅、鋯或銦。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的方法，其特征在于，熱解反應(yīng)的產(chǎn)物還進(jìn)行加氫精制，加氫精制的氫源由介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體甲烷活化反應(yīng)提供。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的方法，其特征在于，富甲烷混合氣為天然氣、頁(yè)巖氣或油頁(yè)巖熱解氣。

4.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的方法，其特征在于，熱解反應(yīng)的催化劑II為過渡金屬、堿性金屬或者堿土金屬催化劑；

熱解溫度為400~600℃，壓力為100~200kPa。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的方法，其特征在于，加氫精制采用的催化劑III以B族金屬為活性組分，以族金屬為助催化劑，以三氧化二鋁為載體。

6.采用如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的方法的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的裝置，其特征是：包括石英管反應(yīng)器（3）、高壓電極（1）和外電極（7）；

石英管反應(yīng)器（3）兩端分別設(shè)密封裝置；

石英管反應(yīng)器（3）中設(shè)環(huán)形放電間隙和原料區(qū)（9）；

石英管反應(yīng)器（3）兩端下側(cè)還分別配備氣體入口（4）和氣體出口（10）；

高壓電極（1）穿過靠近氣體入口（4）一端的密封裝置插入石英管反應(yīng)器（3）內(nèi)；外電極（7）環(huán)繞固定在石英管反應(yīng)器（3）外壁上距離氣體入口（4）一定距離的位置，高壓電極（1）與外電極（7）之間形成環(huán)形放電間隙；

原料區(qū)（9）的一側(cè)為環(huán)形放電間隙，二者用石英棉隔開；原料區(qū)（9）的另一側(cè)為氣體出口（10），二者用石英棉隔開；

石英管反應(yīng)器（3）整體放置于加熱爐（5）中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的裝置，其特征在于，石英管反應(yīng)器（3）中還設(shè)精制區(qū)；精制區(qū)位于原料區(qū)（9）和氣體出口（10）之間，兩側(cè)用石英棉隔開。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低溫等離子體甲烷活化與油頁(yè)巖熱解耦合的裝置，其特征在于，石英管反應(yīng)器（3）外壁與加熱爐（5）內(nèi)壁的間隙中設(shè)有熱電偶（11）；加熱爐（5）由支架（6）支撐；

高壓電極（1）為不銹鋼管；密封裝置為硅膠塞（2）。