[发明专利]一种烃类物质常温常压光磁催化重整的工艺与装置

说明书

技术领域

本发明属于石油化工或环境保护领域，是一种实现烃类物质常温常压重整的工艺与装置，可广泛应用于石油化工、燃油炼制、环境保护以及热机动力等一系列相关行业。

背景技术

烃类物质的裂解与重整，其产物的控制与分离，以及相应生产装置的制造与维护，始终是石油化工、燃油炼制、环境保护等行业的核心问题。

目前的各种烃类物质的催化裂化、催化重整工艺都是在高温高压下实现的，其设备制造复杂，技术、经济代价较高。发明并设计一种可以在近似常温常压的环境下实现烃类物质重整的装置，具有较大的经济价值与环境价值。

近年来，辐照光源技术、光触媒技术在有机物分解、裂解中的作用逐步被人们认识，其在环保领域的应用范围也越来越宽；辐照光源由单一的紫外光照射向红外光等光谱领域延展，同时人们纷纷寻求更高效率的光触媒材料；本发明更创新提出增加磁力驱动的方法，并设计可调节磁力强度、磁力脉冲和交变频率的装置，提供提高反应效率和针对特定物质产率的控制方法，可使提高催化效率，是当前催化裂化、催化重整工艺研究的方向。

发明内容

本发明的目的是利用设计受控的光源、设计配方的光触媒（催化剂）、设计排列的光触媒载体、设计受控的磁驱动器，综合利用了光辐照活化-光触媒催化-磁力驱动组合技术和方法，实现常温常压下烃类物质的重整。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种烃类物质常温常压光磁催化重整装置，所述装置由反应器和控制器构成，反应器和控制器为一体安装或分体安装，

所述反应器为一个包含封闭腔体和外部结构的组合体，使用金属或塑料加工制造；在其封闭腔体内组合安装辐照光源1、光触媒2、光触媒载体及支架3、分子裂解磁驱动器4，物料进口8和物料出口9；

控制器主要包括四大功能电子学部件：装置启动/停止控制电路、辐照光源激励控制电路、除污动力驱动控制电路、分子裂解磁驱动器激励控制电路。控制器另有结构功能件用于结构安装与密封，其四大功能电子学部件可以组合一体安装，也可以分体安装。

所述反应器还包括照射窗口除污机构5、磁悬浮机械传动机构6和机械动力源7，所述机械动力源7通过磁悬浮机械传动机构6驱动照射窗口除污机构5去除辐照光源1表面的污物。

所述反应器的辐照光源1的发光体为阴极射线灯管或无极灯，能够产生能级较高的紫外线光。

所述光触媒2以“搪瓷”方式烧结在光触媒载体及支架3的触媒栅板表面，或以“油漆”方式涂布在触媒栅板表面；所述光触媒载体及支架3的触媒栅板表面积应大于等于烃类物料进口横截面积。

所述光触媒2是以纳米级的二氧化钛、氧化铈、金属银和金属镍为基础，并配比氧化锡、氧化铝、金属锡、氧化稀土、少量铂铑钌金属及其氧化物，以及相应的粘接剂组成的多组分光触媒材料。

所述多组分光触媒材料的具体配方按重量份数为：

二氧化钛：     45-50；

二氧化铈：     25-30；

二氧化硅：     3；

银：           15；

镍：           7。

所述多组分光触媒材料为颗粒范围小于30纳米的二氧化钛、二氧化铈、二氧化硅、银、镍混合而成，混合方式是搅拌加超声波振动混合。

本发明还提出使用所述装置的烃类物质常温常压光磁催化重整工艺，包括步骤：

1）首先将烃类物料流体经物料进口8输入所述反应器的密闭腔体，进入活化反应区；

2）启动辐照光源1，在辐照光线能量输入的激发下，与光触媒2的界面接触的部分烃类物料的炭链发生断裂，形成分别带有正负电荷的碳离子-自由基对；

3）启动分子裂解磁驱动器4，在磁力驱动的作用下，带有正负电荷的碳离子-自由基对加速分离，实现烃链裂解；

4）混合着已经分离的自由基、碳离子的烃类物料流体离开活化反应区，自由基、碳离子重新聚合，生成新的物质-实现重整行为；

5）包含重整产物的物料自物料出口9输出。

在步骤2，所述光源1透过石英玻璃窗口直接照射在光触媒表面，在装置工作期间持续照射紫外线光源，并控制光源波长和照度，使其波长为185－400nm，照度为10000－220000uw/cm2。

烃类物料与光触媒的接触时间控制在0.5秒以上，通过控制光触媒的接触时间和光触媒配比，促进或抑制特定裂解产物的聚合与缩合作用。