通过氧气电协助的轻质烃的部分氧化制造技术

本方法和装置（１）的目的是借助滑动放电等离子体（４），部分氧化烃，伴随蒸汽转化和／或用ＣＯ↓［２］转化，来生产富含ＣＯ和Ｈ↓［２］的气体，该气体也可有高含量的Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］和Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］，没有形成任何烟灰和焦炭。该产物的混合物在具有在温度小于１２００℃和压力小于６巴的室／１５ａ／中辉光的滑动放电的等离子体反应器（１）中得到。放电直接作用在由烃和任何来源的气态氧以及可以和Ｈ↓［２］Ｏ和／或ＣＯ↓［２］混合组成的羰基热反应介质中。通过等离子体活化的和离开区／１５ａ／的产物流与放在温度不超过１１００℃的室／１５ｂ／中的金属或陶瓷材料（１９）接触。该材料在物流存在下变得有活性，这样，有利于提高离开等离子体室／１５ａ／的产物成为最终产物的转化率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术涉及在氧气和可能加到这些HCs中的水蒸汽存在下通过使用等离子体，特别是通过滑动放电，转化轻质烃(HCs)的方法。相关技术的描述由饱和轻质烃生产合成气是公知的并且特别对化学稳定天然气(NGs)是非常重要的步骤。大量来源的天然气的化学稳定比其对于在燃烧炉、锅炉或涡轮机中的能量的直接回收的全部有限的燃烧有意义得多。也有这些情况，甚至是没有任何能量的回收，高烃含量的天然气释放到大气中。这可通过燃烧含烃的气体“伴生气”的油田火来说明，或通过来自有机废料的厌氧发酵的生物气(主要是几乎等量的甲烷和二氧化碳的混合物)的不同发散来说明。任何不需要燃烧，特别是未燃烧的烃发散对大气污染负有主要责任。目前用得最多的生产合成气的方法，即催化蒸汽转化方法(或称为“蒸汽转化”)遇到了困难。原则上，它仅需要高温(热力学的原因)和高压(动力学的原因)。然而，在实践中，尽管有根据该方法生产合成气的诀窍，但不借助于催化剂的使用，协联控制组合物、压力和温度是非常精确的，甚至是不可能的。因此，为了进行天然气的蒸汽转化，一般选择催化装置在不很困难达到的温度下存在高分散和活性形式的固体物料(比表面至少是每克100平方米)。由此使用的传统蒸汽转化技术需要含几百个脆性金属管(用催化剂填充，管子的长度可以到达几十米)的燃烧炉，用天然气外部加热。因此，由燃烧产生的大量二氧化碳通过这些具有非常差的热性能的燃烧炉被排放到大气中。该技术也和非常高的压力损失有关。管子耐得住的温度也防止了在实际合成气中CO2含量的减少(在太低的温度下得到的副反应的干扰物)。其它困难涉及硫和/或氮污染催化剂，催化剂的老化，必须的过量蒸汽和/或烟灰的形成(大规模阻碍了整个管式系统，特别是催化剂的微孔)。这些困难主要发现在比甲烷重的烃的蒸汽转化中。它们更脆，因此更易焦炭化。在过去三十年的文献研究给出了很少有关借助氧气和等离子体部分氧化转化饱和烃的结果。这可能是由于存在游离氧的原因，该游离氧侵蚀传统的等离子体装置的常规钨电极和石墨电极。我们仅知道一个在该环境中使用等离子体的企图(除了我们自己的努力之外)。P.CAPEZZUTO等人研究了甲烷单独与CO2，或O2或H2O混合的部分氧化，氧化剂/CH4摩尔比＝1。35MHzRF等离子体反应器需要附加的氩流，只能在非常低的压力约2.7kPa下工作。对于3-36l(n)/min总的进入的气流，能量密度很高，在1-12kWh/m3范围。由于高电能和稀气体消耗，不可能工业化(除了复杂的电能供应和需要在真空下工作外)。由于安放的机械需求、差的能量性能和RF等离子体源的不充分的单位功率，从经济角度看，该方法不适合于大量气流的转换。从1986年来，在Orleans，我们也研究天然气在热等离子体反应器中的转化。这些传统的单一或转移的电弧等离子炬使得在非常高的温度下(T＞10kK)获得少量等离子体成为可能。尽管这些装置是活性物质的潜在来源，但是它们不适合于需要非常低温度(为了不破坏烃分子至成为烟灰的程度)和特别是较大量的，充满等离子体以便紧密地作用在要加工的整个流体上的化学反应。例如，发现在固体投影领域中很成熟的等离子炬技术不仅很昂贵而且实现化学方法很难。但是，在特别控制电弧中的甲烷的转移情况下，我们在热等离子体领域中取得了进展，参见P.JORGENSEN等人的在电后弧中生产富含氢气和一氧化碳的活性气体的方法(“Process of Production of Reactive GasesRich in Hydrogen and Carbon Monoxide in an Electric Post-Arc”)，BF 2 593 493(1986)。不幸的是，所用的装置的结构不能使用作为反应物的水蒸汽，或者在不消耗作为形成第一次辅助电弧的等离子体的气体所必须的氩气就不能工作。我们使用了几乎相同的高电流(20-150A)电弧以研究乙烷的氧化，而在电能和氩气消耗方面没有太大的改进，参见K.MEGUERNES等人的“在电弧中通过CO或O2氧化乙烷C2H6”，高温化学方法杂志《J.High Temp.chem.Process》，第1(3卷)，p.71-76(1992)。专利技术概括本专利技术包括通过氧气电协助部分氧化轻质烃的方法和装置。方法和装置的目的是通过滑动放电等离子体部分氧化轻质烃，同时伴随着蒸汽转化和/或用CO2转化来生产富含CO和H2和可含有高含量C2H4和C2H2的气体，而不形成任何烟灰或焦炭。在等离子体反应器中用滑动放电得到该产品的混合物，该滑动放电在温度小于1200℃和压力小于6巴的室中发光。放电直接作用在由和任何来源的气态氧，以及可以和H2O和/或CO2混合的烃组成的放热反应介质中。被等离子体活化和离开该区域的产品流与放在温度不超过1100℃的室中的金属或陶瓷材料接触。该材料在产品流的存在下变得有活性，这样，有助于加强离开等离子体室的产品转化成为最终产物。附图的简单描述本专利技术的其它目的和优点在阅读下面的详细的描述和参考附图时将变得显而易见，其中附图说明图1是本专利技术一个实施方案的滑动放电反应器的截面图。图2是用于实验本专利技术一个实施方案的烃转化方法的滑动放电反应器的图示。本专利技术可以有多种改进和可供选择形式，通过附图中的实施例来显示具体的实施方案，将详细描述这些实施方案。但是应该理解，对专利技术的附图和详细描述并不是将本专利技术限于特殊的公开形式，而是相反，本专利技术覆盖了落入所附的权利要求书所定义的本专利技术范围中的所有改进、等同物和替代物。优选实施方案的详细描述通过一些典型的轻质烃的混合物(主要含甲烷CH4和乙烷C2H6，丙烷C3H8和2种丁烷C4H10)在安装了填有固体材料的后等离子体室的滑动放电反应器中的转化来说明该方法。这些HC混合物含有任何量的氮气和/或二氧化碳。因此，本专利技术可应用于任何纯的HC如CH4、C2H6、C3H8或C4H10，和它们的天然或工业混合物如NG、石油井的“伴生气”、燃烧气、裂解气“矿井气”、生物气等。在氧气和可能的水蒸汽(两者加到烃原料中)的存在下，可以完全或部分转化所有这些NG成为“合成气”，也称为“syngas”，它是主要由氢气和一氧化碳组成的混合物。进行该转化也可以产生含其它有价值产品如乙烯(C2H4)和乙炔(C2H2)的合成气。该方法主要基于部分氧化甲烷和/或其链烷等同物(饱和的)的放热反应， (1)(2)伴随有吸热蒸汽转化如， (3)(4)和/或吸热裂解如， (5)， (6)， (7)，(8)， (9)以及简单和反向“水转换”(准绝热反应)(10)进一步地，从完全氧化可以看出高度放热反应，例如， (11)， (12)HCs的深度热解(吸热的)产生单质碳例如， (13)， (14)以及在反应过程中产生的二氧化碳的吸热转化， (15)， (16)所有这些反应在通过滑动放电产生的特定等离子体存在下被高度活化的介质中进行。介质的活化反映在这些放电发生时从材料得到的相当不寻常的物质(与常规的NG转化条件相比)。因此，可以检测电子以及原子和/或分子基例如H、OH、O、O2、H+、O+、O2+、O2-、HO2、CH3、CH2、CH、C2和许多其它物质。这些物质的大多数以“长寿命”的振动或电受激状态存在。它本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过用单质氧Ｏ↓［２］部分氧化或通过用Ｏ↓［２］和水蒸汽同时转化，转化轻质烃如甲烷ＣＨ↓［４］、乙烷Ｃ↓［２］Ｈ↓［６］、丙烷Ｃ↓［３］Ｈ↓［８］和丁烷Ｃ↓［４］Ｈ↓［１０］的方法，其特征在于１种（或多种）与水蒸汽和／或氧气混合的烃暴露在放电等离子体中以便产生和保持该混合物部分或完全转化为合成气的化学反应，后者是氢气Ｈ↓［２］和一氧化碳ＣＯ的混合物；该合成气可伴有通过相同的转化过程产生的不饱和烃如乙烯Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］和／或乙炔Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA策尼克豪斯基，MP策尼克豪斯基，
申请(专利权)人：拉克萨尔科控股有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]