[发明专利]一种等离子体催化甲烷干重整制合成气的方法及装置

权利要求书

1.一种等离子体催化甲烷干重整制合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将二氧化碳与甲烷在低温等离子体与催化剂的耦合作用下发生反应，生成以一氧化碳和氢气为主的合成气，并且对合成气的组成数据进行分析，其中，所述低温等离子体由介质阻挡放电产生，反应温度为20-400℃，反应绝对压力为100-200kPa，反应停留时间为0.1-10s；

所述的方法使用的等离子体催化甲烷干重整制合成气装置，包括用于将所述二氧化碳及所述甲烷进行配气的原料配气单元及用于使所述二氧化碳、所述甲烷、所述低温等离子体和所述催化剂耦合反应的反应单元；

所述原料配气单元的出气口与所述反应单元的进气口连接；

所述反应单元包括低温等离子体反应器以及加热炉，所述低温等离子体反应器包括高压电极、接地电极和绝缘介质，所述高压电极与所述接地电极之间形成用于与配气单元的出气口连通的电离腔，所述绝缘介质设置于所述电离腔内且所述电离腔内填充有所述催化剂，所述加热炉包围于所述低温等离子体反应器的外侧，所述高压电极和所述接地电极用于与低温等离子体电源的两个电极电连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳与所述甲烷的摩尔比为0.1-10:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳和所述甲烷的来源包括石油化工产生的气体、煤化工产生的气体和天然气中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂为负载金属的活性载体或负载金属的分子筛。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述催化剂的粒径为1-5mm。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，负载的金属包括银、镍、锌和铜中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述活性载体包括氧化铝和氧化硅中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分子筛包括ZSM-5或HZSM-5。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属的重量占所述催化剂的重量的0.5-20％。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的方法使用的等离子体催化甲烷干重整制合成气装置，其特征在于，包括用于将所述二氧化碳及所述甲烷进行配气的原料配气单元及用于使所述二氧化碳、所述甲烷、所述低温等离子体和所述催化剂耦合反应的反应单元；

所述原料配气单元的出气口与所述反应单元的进气口连接；

所述反应单元包括低温等离子体反应器以及加热炉，所述低温等离子体反应器包括高压电极、接地电极和绝缘介质，所述高压电极与所述接地电极之间形成用于与配气单元的出气口连通的电离腔，所述绝缘介质设置于所述电离腔内且所述电离腔内填充有所述催化剂，所述加热炉包围于所述低温等离子体反应器的外侧，所述高压电极和所述接地电极用于与低温等离子体电源的两个电极电连接。

11.根据权利要求10所述的等离子体催化甲烷干重整制合成气装置，其特征在于，所述电离腔内填充的所述催化剂的量为5-50g。

12.根据权利要求10所述的等离子体催化甲烷干重整制合成气装置，其特征在于，所述等离子体催化甲烷干重整制合成气装置还包括用于分析所述合成气的组成数据的样品分析单元，所述样品分析单元与所述反应单元的出气口连接。

13.根据权利要求12所述的等离子体催化甲烷干重整制合成气装置，其特征在于，所述样品分析单元包括气相色谱、质谱或气质联用色谱。

14.根据权利要求10所述的等离子体催化甲烷干重整制合成气装置，其特征在于，所述反应单元内气体的放电间距为1-10mm。