一种烃类物质常温常压光磁催化重整的工艺与装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种烃类物质常温常压光磁催化重整装置及工艺，所述装置由反应器和控制器构成，所述反应器为一个包含封闭腔体和外部结构的组合体，使用金属或塑料加工制造；在其封闭腔体内组合安装辐照光源（1）、光触媒（2）、光触媒载体及支架（3）、分子裂解磁驱动器（4），物料进口（8）和物料出口（9）；控制器主要包括装置启动/停止控制电路、辐照光源激励控制电路、除污动力驱动控制电路、分子裂解磁驱动器激励控制电路。本发明解决了在常温常压下触发裂解反应能量输入的难题，可解决产成物组分控制，解决催化剂（光触媒）毒化老化的问题。本发明可调节参数适应不同的处理原料和产出目标，具有广泛的适应能力和推广价值。
【专利说明】一种烃类物质常温常压光磁催化重整的工艺与装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油化工或环境保护领域，是一种实现烃类物质常温常压重整的工艺 与装置，可广泛应用于石油化工、燃油炼制、环境保护以及热机动力等一系列相关行业。
【背景技术】
[0002] 烃类物质的裂解与重整，其产物的控制与分离，以及相应生产装置的制造与维护， 始终是石油化工、燃油炼制、环境保护等行业的核心问题。
[0003] 目前的各种烃类物质的催化裂化、催化重整工艺都是在高温高压下实现的，其设 备制造复杂，技术、经济代价较高。发明并设计一种可以在近似常温常压的环境下实现烃类 物质重整的装置，具有较大的经济价值与环境价值。
[0004] 近年来，辐照光源技术、光触媒技术在有机物分解、裂解中的作用逐步被人们认 识，其在环保领域的应用范围也越来越宽；辐照光源由单一的紫外光照射向红外光等光谱 领域延展，同时人们纷纷寻求更高效率的光触媒材料；本发明更创新提出增加磁力驱动的 方法，并设计可调节磁力强度、磁力脉冲和交变频率的装置，提供提高反应效率和针对特定 物质产率的控制方法，可使提高催化效率，是当前催化裂化、催化重整工艺研宄的方向。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是利用设计受控的光源、设计配方的光触媒(催化剂)、设计排列的 光触媒载体、设计受控的磁驱动器，综合利用了光辐照活化-光触媒催化-磁力驱动组合技 术和方法，实现常温常压下烃类物质的重整。
[0006] 为了实现本发明的目的，提出以下技术方案： 一种烃类物质常温常压光磁催化重整装置，所述装置由反应器和控制器构成，反应器 和控制器为一体安装或分体安装， 所述反应器为一个包含封闭腔体和外部结构的组合体，使用金属或塑料加工制造；在 其封闭腔体内组合安装辐照光源1、光触媒2、光触媒载体及支架3、分子裂解磁驱动器4,物 料进口 8和物料出口 9 ; 控制器主要包括四大功能电子学部件：装置启动/停止控制电路、辐照光源激励控制 电路、除污动力驱动控制电路、分子裂解磁驱动器激励控制电路。控制器另有结构功能件用 于结构安装与密封，其四大功能电子学部件可以组合一体安装，也可以分体安装。
[0007] 所述反应器还包括照射窗口除污机构5、磁悬浮机械传动机构6和机械动力源7， 所述机械动力源7通过磁悬浮机械传动机构6驱动照射窗口除污机构5去除辐照光源1表 面的污物。
[0008] 所述反应器的辐照光源1的发光体为阴极射线灯管或无极灯，能够产生能级较高 的紫外线光。
[0009] 所述光触媒2以"搪瓷"方式烧结在光触媒载体及支架3的触媒栅板表面，或以"油 漆"方式涂布在触媒栅板表面；所述光触媒载体及支架3的触媒栅板表面积应大于等于烃 类物料进口横截面积。
[0010] 所述光触媒2是以纳米级的二氧化钛、氧化铺、金属银和金属镍为基础，并配比氧 化锡、氧化铝、金属锡、氧化稀土、少量铂铑钌金属及其氧化物，以及相应的粘接剂组成的多 组分光触媒材料。
[0011] 所述多组分光触媒材料的具体配方按重量份数为： 二氧化钛： 45-50 ; 二氧化铈： 25-30 ; 二氧化硅： 3 ; 银： 15 ; 镍： 7。
[0012] 所述多组分光触媒材料为颗粒范围小于30纳米的二氧化钛、二氧化铈、二氧化 硅、银、镍混合而成，混合方式是搅拌加超声波振动混合。
[0013] 本发明还提出使用所述装置的烃类物质常温常压光磁催化重整工艺，包括步骤： 1) 首先将烃类物料流体经物料进口 8输入所述反应器的密闭腔体，进入活化反应区； 2) 启动辐照光源1，在辐照光线能量输入的激发下，与光触媒2的界面接触的部分烃类 物料的炭链发生断裂，形成分别带有正负电荷的碳离子-自由基对； 3) 启动分子裂解磁驱动器4,在磁力驱动的作用下，带有正负电荷的碳离子-自由基对 加速分离，实现烃链裂解； 4) 混合着已经分离的自由基、碳离子的烃类物料流体离开活化反应区，自由基、碳离子 重新聚合，生成新的物质-实现重整行为； 5) 包含重整产物的物料自物料出口 9输出。
[0014] 在步骤2,所述光源1透过石英玻璃窗口直接照射在光触媒表面，在装置工作期间 持续照射紫外线光源，并控制光源波长和照度，使其波长为185 - 400nm，照度为10000 - 220000uw/cm2 〇
[0015] 烃类物料与光触媒的接触时间控制在0. 5秒以上，通过控制光触媒的接触时间和 光触媒配比，促进或抑制特定裂解产物的聚合与缩合作用。
[0016] 本发明解决了在常温常压下触发裂解反应能量输入的难题，并为解决聚合物组分 控制和解决催化剂(光触媒)毒化老化的技术瓶颈开创了新的途径。本发明的技术要点包括 辐照光源技术、光触媒(催化剂）技术、照射窗口除污技术、磁悬浮机械传动技术、分子裂解 磁驱动技术的综合利用。
[0017] 本发明可适应不同的处理原料、不同的产出目标，可组合设计辐照光源、光触媒 (催化剂)、光触媒载体、磁驱动器的相关参数与形式。具有广泛的适应能力，具有广泛的推 广价值。
[0018] 本发明可良好兼容各种温度、压力、流速、流量控制方案与参数，可在常温常压下 工作，可降低设备制造与维护成本。
[0019] 本发明可选择性提高某些烃类产率，可提高汽油、柴油的品质；本技术发明可选择 性清除烃类物质中的污染杂质；可达到明显降低汽车尾气排放和保护自然环境的综合效 果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明烃类物质常温常压光磁催化重整装置的示意图。
[0021] 图2是烧结或涂覆有光触媒(催化剂）的光触媒载体及支架示意图。
【权利要求】
1. 一种烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述装置由反应器和控制 器构成，反应器和控制器为一体安装或分体安装， 所述反应器为一个包含封闭腔体和外部结构的组合体，使用金属或塑料加工制造；在 其封闭腔体内组合安装辐照光源（1)、光触媒（2)、光触媒载体及支架（3)、分子裂解磁驱动 器（4)，物料进口（8)和物料出口（9); 控制器主要包括四大功能电子学部件：装置启动/停止控制电路、辐照光源激励控制 电路、除污动力驱动控制电路、分子裂解磁驱动器激励控制电路。
2. 根据权利要求1所述的烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述反 应器还包括照射窗口除污机构（5)、磁悬浮机械传动机构（6)和机械动力源（7)，所述机械 动力源（7)通过磁悬浮机械传动机构（6)驱动照射窗口除污机构（5)去除辐照光源（1)表 面的污物。
3. 根据权利要求1或2所述的烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述 反应器的辐照光源（1)的发光体为阴极射线灯管或无极灯，能够产生能级高的紫外线光。
4. 根据权利要求3所述的烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述光 触媒（2)以"搪瓷"方式烧结在光触媒载体及支架（3)的触媒栅板表面，或以"油漆"方式涂 布在触媒栅板表面；所述光触媒载体及支架（3)的触媒栅板表面积应大于等于烃类物料进 口横截面积。
5. 根据权利要求4所述的烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述光 触媒（2)是以纳米级的二氧化钛、氧化铈、金属银和金属镍为基础，并配比氧化锡、氧化铝、 金属锡、氧化稀土、少量铂铑钌金属及其氧化物，以及相应的粘接剂组成的多组分光触媒材 料。
6. 根据权利要求5所述的烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述多 组分光触媒材料的具体配方按重量份数为： 二氧化钛： 45-50 ; 二氧化铈： 25-30 ; 二氧化硅： 3 ; 银： 15 ; 镍： 7。
7. 根据权利要求6所述的烃类物质常温常压光磁催化重整装置，其特征在于，所述多 组分光触媒材料为颗粒范围小于30纳米的二氧化钛、二氧化铈、二氧化硅、银、镍混合而 成，混合方式是搅拌加超声波振动混合。
8. 使用如权利要求1-7其中之一所述装置的烃类物质常温常压光磁催化重整工艺，其 特征在于包括步骤： 1) 首先将烃类物料流体经物料进口（8)输入所述反应器的密闭腔体，进入活化反应 区； 2) 启动辐照光源（1)，在辐照光线能量输入的激发下，与光触媒（2)的界面接触的部分 烃类物料的化学键发生断裂，形成分别带有正负电荷的碳离子-自由基对； 3) 启动分子裂解磁驱动器（4)，在磁力驱动的作用下，带有正负电荷的碳离子-自由基 对加速分离，实现烃链裂解； 4) 混合着已经分离的自由基、碳离子的烃类物料流体离开活化反应区，自由基、碳离子 重新聚合，生成新的物质-实现重整行为； 5) 包含重整产物的物料自物料出口（9)输出。
9. 根据权利要求8所述的重整工艺，其特征在于，在步骤2)，所述光源（1)透过石英玻 璃窗口直接照射在光触媒表面，在装置工作期间持续照射紫外线光源，并控制光源波长和 照度，使其波长为185 - 400nm，照度为10000 - 220000uw/cm2 〇
10. 根据权利要求9所述的重整工艺，其特征在于，烃类物料与光触媒的接触时间控制 在0. 5秒以上，通过控制光触媒的接触时间和光触媒配比，促进或抑制特定裂解产物的聚 合与缩合作用。
【文档编号】C10G55/06GK104498088SQ201410777609
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】杨德利, 孙涤清, 王晓军 申请人:北京市石景山区率动环境科学研究中心