[发明专利]一种气体放电协同溶液吸收轻烃改性的方法和装置

说明书

一种气体放电协同溶液吸收轻烃改性的方法和装置，属于气体放电化学反应和能源化工相关领域，该方法的处理过程是把含轻烃的气流导入装置，所述的装置内设置有的正负(或正地)交替的多组电极对，电极与高压电源连接，同时从吸收液喷淋器喷淋出来的吸收液液滴与电极接触造成正负电极之间空间气体瞬间导通放电使周围气体电离，形成由高能电子、原子和自由基等活性粒子组成的气液接触放电反应区，从所述的装置一端的气体入口导入的含轻烃气流经过所述的放电反应区，气流中的轻烃与这些活性粒子发生化学反应，生成醛和醇等产物，实现轻烃改性转化的目的。

技术领域

本发明涉及一种气体放电协同溶液吸收轻烃改性的方法和装置，属于气体放电化学反应和能源化工相关领域。

背景技术

甲烷是天然气和沼气的主要成分，同时，甲烷也产生于许多工业和废水处理等厌氧过程，是一种可再生的资源，也是一种化工原料。如何经济合理地利用丰富的甲烷资源日益受到重视。但是许多天然气资源在人烟稀少的边远地区，而且其储存量及甲烷的含量各不相同，同时远距离输送成本高昂。如能把甲烷在原地先转化为液态燃料或化工原料，则大大降低了运输成本。从资源利用和环保的角度来看，甲烷可以通过生物质转化得到，是可再生的资源，也是京都全球温暖化议定书规制排放的气体之一，其他轻烃如乙烷和丙烷等是石油伴生气体，如能进一步转化为醇等高级化工原料，其价值也能得到提升。

目前，工业化甲烷等轻烃转化的主要手段是采用催化技术，通过水蒸汽和二氧化碳重整以及甲烷的部分氧化，在高温高压下把甲烷转化为一氧化碳和氢气的合成气，然后再进一步合成甲醇。但这些技术的主要缺点是工艺条件苛刻，需要高温或高压，投资和运行成本高，制约了它的实际推广应用。

气体放电产生的非平衡等离子体(Nonthermal Plasma)作为一种促进化学反应的方法，近年来得到各国研究者的广泛重视，并应用于结构稳定的有机物的降解和分子重组反应。其基本原理是利用气体放电产生大量高能电子、原子和自由基，这些高能电子、原子和自由基与气体分子反应并使其激化、离解和重组，实现氧化或还原反应。该技术的主要优点是非平衡等离子体可由气体放电产生，反应可在常温常压下进行，从而大大地节省了能量。

近年来非平衡等离子体技术开始用于甲烷等轻烃的改性研究，研究结果表明在气体放电非平衡等离子体作用下，甲烷能有效地被转化氢气、各种烃类和低价醇类。但是非平衡等离子体轻烃改性技术研究工作还处于起步阶段，转化率不高，产物选择性不好，甚至没有选择性，这主要是由于等离子体化学反应难于控制引起的。因此，如何控制和导向等离子体化学反应，提高其转化率，实现把轻烃选择性地转化为所要求的产物成为重要课题。

本发明的目的是设计和提供一种气体放电协同溶液吸收轻烃改性的方法和装置，强化轻烃在气体放电协同溶液吸收作用下的反应过程，从而提高其转化率和产物的选择性。

发明内容

本发明采用的技术方案为：一种气体放电协同溶液吸收轻烃改性的方法，其特征在于把含轻烃的气流导入装置，所述的装置内设置有的正负或正地或负地交替的多组电极对，并与高压电源连通，从吸收液喷淋器出来的吸收液液滴流过所述电极对及其之间的空间时造成正负或正地或负地电极之间的气体瞬间被电离，形成由高能电子、原子和自由基等组成的气液放电反应区，从所述的装置一端的气体入口导入的含轻烃的气流经过所述的放电反应区，气流中的轻烃气体与这些活性粒子发生化学反应，生成醛和醇等产物，这些水溶性的产物一部分被所述的吸收液吸收后从装置下部的吸收液排出口排出，一部分产物随反应后的气流通过在装置另一端的气体出口排出，这些溶液中或气流中的产物可通过后续常规化工分离工艺进一步处理获得相关产品。