[发明专利]一种等离子体反应装置及不饱和烃的制备方法

说明书

本发明提供了一种不饱和烃的制备方法，包括：提供等离子体反应装置；所述等离子体反应装置包括进气单元、与进气单元相连通的等离子体反应单元、与等离子体反应单元相连通的收集检测单元；所述等离子体反应单元包括管状电极、与管状电极相对的圆盘电极；所述管状电极的放电方向与圆盘电极的直径平行；所述管状电极与高压电源相连接；所述圆盘电极与旋转电机相连接并接地；用载气将小分子烷烃经进气单元输送至等离子体反应单元，在圆盘电极旋转的条件下进行高温等离子体反应后，进入收集检测单元，得到不饱和烃。与现有技术相比，本发明采用高温等离子体反应同时使用针板电极技术，从而有效避免了放电中产生的积碳对放电稳定性的影响，转化率高。

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种等离子体反应装置及不饱和烃的制备方法。

背景技术

乙炔化学工业在基本有机化学工业中占有重要的地位，广泛应用于制造氯乙烯、四氢呋喃、丙烯腈等化工产品的原料。甲烷作为化学性质最稳定的分子，广泛存在于天然气、煤层气、页岩气、可燃冰中，因此如何将其转化成附加值更高的化学品乙炔，对于有效利用天然气和解决日益突出的能源问题具有重要的应用价值。

目前甲烷转化为乙炔的方法主要有部分氧化法、电弧法和等离子法。部分氧化法是目前常用的一种工艺方法，但因为有氧气参加反应，因此必须增加复杂的防爆设备和庞大的回收设备，且部分甲烷用于燃烧，甲烷利用率低。电弧法是利用电弧产生的高温来使天然气热裂解生成乙炔，电能利用率低。等离子法制乙炔在理论上可得到100％收率的乙炔，并且具有环境友好、可以有效利用原料等优点。

公开号为CN105473217A的中国专利公开了一种通过在反应器中部分氧化烃而制备乙炔和合成气的改进装置和改进方法，其方法部分氧化烃的高温反应在由混合单元、燃烧器炉体、燃烧空间和骤冷设备组成的反应器体系中进行。该方法较好的控制了部分氧化制备乙炔导致的焦炭层的生长，但是其时间过长且转化率低。

公开号为CN104203877A的中国专利公开了一种使用等离子体制备乙炔的方法，其方法是使用电弧合成的方法，经由电弧通过碳电极，在氢气氛中产生非热等离子体。该方法可以获得较高的产率，但是装置安全系数低，工艺流程长且易形成烟灰沉积。

已经有研究采用各种大气放电的等离子体技术，如介质阻挡放电、微波放电、脉冲电晕放电和火花放电来研究，并且发现脉冲电晕放电和火花放电对于甲烷转化为乙炔更有效。其中脉冲电晕放电是通过在同轴圆柱形(CAC) 或点对点(PTP)反应器中增加脉冲重复频率来提高能量效率，但是由于高脉冲重复频率，该方法会有放电不稳定和放电过程必须不连续的问题。而已有的火花放电的技术使用的是应用于CH₄-CO₂重整为乙炔的低温等离子体，低温等离子体最高温度为几百K，并且其在放电区域内是不均匀的，反应区域受到限制会导致反应转化能力的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种等离子体反应装置及不饱和烃的制备方法。

本发明提供了一种乙炔的制备方法，包括：

提供等离子体反应装置；

所述等离子体反应装置包括进气单元、与进气单元相连通的等离子体反应单元、与等离子体反应单元相连通的收集检测单元；

所述等离子体反应单元包括管状电极、与管状电极相对的圆盘电极；所述管状电极的放电方向与圆盘电极的直径平行；所述管状电极与高压电源相连接；所述圆盘电极与旋转电机相连接并接地；

用载气将小分子烷烃经进气单元输送至等离子体反应单元，在圆盘电极旋转的条件下进行高温等离子体反应后，进入收集检测单元，得到不饱和烃。

优选的，所述管状电极的直径为1～5mm；所述圆盘电极的直径为10～50 mm。