[发明专利]一种用于甲烷转化的促进装置及其促进方法

说明书

本发明提供了一种用于甲烷转化的促进装置及其促进方法，包括原料罐、预热装置、匀化缓冲罐、活化促进装置、转化反应室和液化收集装置，原料罐包括甲烷罐、氧气罐、电控阀一、电控阀二和气体流量控制器，预热装置包括甲烷预热管和氧气预热管，匀化缓冲罐包括匀气管和出气口，活化促进装置包括真空罐、螺旋石英管和激光脉冲发生器，转化反应室包括气体泵、喷射管、旋转座、催化剂棒和加热棒，液化收集装置包括压缩机和存储罐。总之，本发明具有结构新颖、方法先进、使用方便等优点。

技术领域

本发明属于能源转化技术领域，具体是涉及一种用于甲烷转化的促进装置及其促进方法。

背景技术

自然界蕴藏有丰富的天然气资源。天然气作为化工原料主要用于合成氨、甲醇及其衍生物，其用量仅占天然气消耗量的5％—7％。可见，作为化工原料它还无法与石油相比。但由于天然气储量远远超过石油储量，从长远发展看，随着石油资源的减少和开采难度加大，天然气对石油相对价格的下跌以及天然气化工技术的进步，天然气有可能在21世纪取代石油成为主要能源和化工原料。甲烷是天然气的主要成分，研究开发甲烷的利用技术是当前国际上的热门课题之一。甲烷的化学利用比较成熟的还是间接转化法，即先从甲烷制合成气，再由合成气合成各种化工原料及油品。间接法流程复杂、能耗大、生产成本高，投资也比较大。由于甲烷的直接转化可以一步得到有机化工产品，因此其直接转化利用更有吸引力。然而，由于甲烷堪称结构最稳定的有机分子，它的活化要比其他烃类困难，特别是希望得到的转化产物的化学活性往往比甲烷分子高得多。如何实现甲烷的定向高效转化是一个巨大的挑战，它吸引众多的科学家进行着大量的研究。

甲烷的选择性活化和定向转化是世界性难题，甲烷的转化通常采用间接法：在高温下通过水蒸气重整将甲烷转化为合成气，再通过费托合成获得多碳的基础化学品；或由合成气制备甲醇，再生产其他化学品。该转化路线冗长，能耗高，排放大量二氧化碳，不仅带来环境负荷，总碳的利用率也不到一半。因此，科学家一直在探索甲烷直接转化利用的方法。

目前甲烷的转化通常是在催化剂的作用下实现转化，但是催化剂存在消耗大、成本高的问题，且仅仅使用催化剂催化反应，家玩的转化效率低，所以，本发明设计了一种用于甲烷转化的促进装置及其促进方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种用于甲烷转化的促进装置及其促进方法。

本发明的技术方案是：一种用于甲烷转化的促进装置，主要包括原料罐、预热装置、匀化缓冲罐、活化促进装置、转化反应室和液化收集装置，

所述原料罐包括甲烷罐和氧气罐，所述甲烷罐的出口端设有电控阀一，所述氧气罐的出口端设有电控阀二，所述电控阀一、电控阀二分别通过连接的气体流量控制器控制，用于按照设定比例控制甲烷和氧气的出气速率，

所述预热装置包括与所述电控阀一连通的甲烷预热管和与所述电控阀二连通的氧气预热管，

所述匀化缓冲罐为横卧式罐体，匀化缓冲罐内侧两端设有出气口相对的匀气管，所述匀气管的两侧进气端分别与所述甲烷预热管、氧气预热管的出气端连通，用于将预热后的甲烷、氧气相对喷流，使甲烷、氧气在匀化缓冲罐内混合均匀后向两端扩散，匀化缓冲罐两端均设有出气口，

所述活化促进装置包括真空罐，设置在真空罐内的螺旋石英管，所述螺旋石英管的进气口与所述匀化缓冲罐的两个出气口连接，螺旋石英管的内部中轴线上设有激光脉冲发生器，所述脉冲激光发生器包括两端与所述真空罐内壁两侧端固定的脉冲管，所述脉冲管上圆周性设有多个激光脉冲头，

所述转化反应室包括与所述真空罐出气端连接的气体泵，与所述气体泵出气端连接的喷射管，所述喷射管竖直设置，且喷射管内侧设有多个喷射嘴，转化反应室的内顶部还设有通过电机驱动的旋转座，所述旋转座上交错设有催化剂棒和加热棒，所述喷射嘴的喷射方向朝向所述催化剂棒和加热棒，