[发明专利]低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的方法及装置

权利要求书

1.一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的方法，其特征是：采用介质阻挡放电低温等离子体甲烷活化反应为油页岩的热解反应提供氢源进行热解；

氢源包括氢气和富氢自由基；

富氢自由基为·H、·OH、·CH₃、·CH₂和·CH；

介质阻挡放电低温等离子体甲烷活化反应的原料主要为富甲烷混合气、二氧化碳气体和催化剂I；

富甲烷混合气与二氧化碳气体的体积比为1:0.5~1.5；

富甲烷混合气与二氧化碳气体的总流量为120~360mL/min，低温等离子体电源的输入功率为20~500W，输入电压为0.5~265V；

催化剂I为负载贵金属或者非贵金属的催化剂；

负载贵金属或非贵金属的载体有三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅或二氧化铈；

贵金属为铑、钌、钯、铂或铱；

非贵金属为镍、钴、铜、锆或铟。

2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的方法，其特征在于，热解反应的产物还进行加氢精制，加氢精制的氢源由介质阻挡放电低温等离子体甲烷活化反应提供。

3.根据权利要求1所述的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的方法，其特征在于，富甲烷混合气为天然气、页岩气或油页岩热解气。

4.据权利要求1或2所述的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的方法，其特征在于，热解反应的催化剂II为过渡金属、碱性金属或者碱土金属催化剂；

热解温度为400~600℃，压力为100~200kPa。

5.根据权利要求2所述的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的方法，其特征在于，加氢精制采用的催化剂III以B族金属为活性组分，以族金属为助催化剂，以三氧化二铝为载体。

6.采用如权利要求1~5中任一项所述的方法的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的装置，其特征是：包括石英管反应器（3）、高压电极（1）和外电极（7）；

石英管反应器（3）两端分别设密封装置；

石英管反应器（3）中设环形放电间隙和原料区（9）；

石英管反应器（3）两端下侧还分别配备气体入口（4）和气体出口（10）；

高压电极（1）穿过靠近气体入口（4）一端的密封装置插入石英管反应器（3）内；外电极（7）环绕固定在石英管反应器（3）外壁上距离气体入口（4）一定距离的位置，高压电极（1）与外电极（7）之间形成环形放电间隙；

原料区（9）的一侧为环形放电间隙，二者用石英棉隔开；原料区（9）的另一侧为气体出口（10），二者用石英棉隔开；

石英管反应器（3）整体放置于加热炉（5）中。

7.根据权利要求6所述的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的装置，其特征在于，石英管反应器（3）中还设精制区；精制区位于原料区（9）和气体出口（10）之间，两侧用石英棉隔开。

8.根据权利要求7所述的一种低温等离子体甲烷活化与油页岩热解耦合的装置，其特征在于，石英管反应器（3）外壁与加热炉（5）内壁的间隙中设有热电偶（11）；加热炉（5）由支架（6）支撑；

高压电极（1）为不锈钢管；密封装置为硅胶塞（2）。