等离子体催化制备甲醇的装置的制作方法

本申请涉及甲醇制备，尤其涉及一种等离子体催化制备甲醇的装置。

背景技术：

1、甲醇作为一种重要的化工原料，具有安全环保、易储存运输等优点，常用于制造烯烃、生物柴油、燃料添加剂等。目前工业上合成甲醇大多从化石资源出发，将煤转化为一氧化碳、二氧化碳和氢气的合成气，在高温和高压的环境下通过催化剂进行催化转化，然而过程中需要消耗大量的化石资源。

2、相关技术中，二氧化碳加氢制甲醇主要是通过热催化技术，反应温度为150℃左右，反应压力为5～10mpa，在催化剂的作用下将二氧化碳和氢气合成甲醇。由于较高的反应温度和气压，热催化方法制备甲醇需要的反应设备成本较高，经济性和能量效率都比较低。等离子体催化制备甲醇，利用等离子体与催化剂的协同作用，在常温常压的反应条件下，实现原料到产物的转化，然而该方式具有选择性高、反应设备成本低、操作便捷等优点。在过往的放电装置中，会将催化剂放置在放电空间中，然而该方式制备甲醇的反应路径较为单一，二氧化碳的转化率低，能源效率也比较低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种等离子体催化制备甲醇的装置，用于提高能源效率。

2、本申请实施例提供一种等离子体催化制备甲醇的装置，等离子体催化制备甲醇的装置包括：第一反应器、多个反应内柱、冷却液、多个高压电极和高压电源。第一反应器具有第一容纳空间、第一进气口、第一进水口和第一出水口，第一进水口与第一出水口均与第一容纳空间连通。多个反应内柱间隔设置在第一容纳空间内，反应内柱具有反应腔，反应腔内设有催化剂，第一进气口与反应腔连通。冷却液设置于第一容纳空间内，且位于反应内柱外。高压电极设置在反应腔内。高压电源与高压电极电连接。

3、根据本申请实施例的等离子体催化制备甲醇的装置，通过在第一反应器的第一容纳空间内设置多个反应内柱，使第一容纳空间内的冷却液可以包围每个反应内柱，从而可以保证每个反应内柱具有相同的冷却速度，且保证各个反应腔内的放电具有一致性，并且可以合理利用第一容纳空间，使第一容纳空间内的结构布置可以更合理，从而有利于减小等离子体催化剂制备甲醇的装置的体积。同时，由于是多个反应腔内的气体同时进行反应，则可以增加单位时间内产于反应的气体量，从而有利于提高等离子体催化剂制备甲醇的装置的反应效率和能源效率，以及单位时间内的甲醇的产量。此外，该结构较为简单，有利于降低等离子体催化剂制备甲醇的装置的制造难度。

4、在一种可能实现的方式中，多个反应内柱以第一反应器为的中心轴线的中心线呈环形阵列排布。

5、在一种可能实现的方式中，等离子体催化制备甲醇的装置还包括二氧化碳存储件、氢气存储件、第一质量流量控制器以及第二质量流量控制器，二氧化碳存储件通过第一质量流量控制器与第一进气口连通，氢气存储件通过第二质量流量控制与第一进气口连通。

6、在一种可能实现的方式中，等离子体催化制备甲醇的装置还包括凝结瓶和液体分离器，凝结瓶与反应内柱连通，液体分离器与凝结瓶连通。

7、在一种可能实现的方式中，等离子体催化制备甲醇的装置还包括多个氢气补充存储件和多个第二反应器，多个第二反应器间隔设置，第二反应器具有第二容纳空间、第二进气口、第二进水口和第二出水口，氢气补充存储件与第二进气口连通，液体分离器具有排气口，排气口与第二进气口连通。

8、在一种可能实现的方式中，等离子体催化制备甲醇的装置还包括调控组件，调控组件与高压电源电连接，调控组件用于调节电压幅值。

9、在一种可能实现的方式中，调控组件包括波形采样件和调节件，波形采样件用于采集多周期电流信号，调节件用于调节电压幅值。

10、在一种可能实现的方式中，催化剂为氧化铟氧化锆，或cuo-zno-tio2-zro2催化剂，或ag-cuo/zro2催化剂。

11、在一种可能实现的方式中，在反应内柱的高度方向上，进水口位于出水口的上方。

12、在一种可能实现的方式中，催化剂形成为颗粒状。

技术特征：

1.一种等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述等离子体催化制备甲醇的装置包括：

2.根据权利要求1所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，多个所述反应内柱以所述第一反应器为的中心轴线的中心线呈环形阵列排布。

3.根据权利要求1所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述等离子体催化制备甲醇的装置还包括二氧化碳存储件、氢气存储件、第一质量流量控制器以及第二质量流量控制器，所述二氧化碳存储件通过所述第一质量流量控制器与所述第一进气口连通，所述氢气存储件通过所述第二质量流量控制与所述第一进气口连通。

4.根据权利要求3所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述等离子体催化制备甲醇的装置还包括凝结瓶和液体分离器，所述凝结瓶与所述反应内柱连通，所述液体分离器与所述凝结瓶连通。

5.根据权利要求4所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述等离子体催化制备甲醇的装置还包括多个氢气补充存储件和多个第二反应器，多个所述第二反应器间隔设置，所述第二反应器具有第二容纳空间、第二进气口、第二进水口和第二出水口，所述氢气补充存储件与所述第二进气口连通，所述液体分离器具有排气口，所述排气口与所述第二进气口连通。

6.根据权利要求1所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述等离子体催化制备甲醇的装置还包括调控组件，所述调控组件与所述高压电源电连接，所述调控组件用于调节电压幅值。

7.根据权利要求6所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述调控组件包括波形采样件和调节件，所述波形采样件用于采集多周期电流信号，所述调节件用于调节电压幅值。

8.根据权利要求1所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述催化剂为氧化铟氧化锆，或cuo-zno-tio2-zro2催化剂，或ag-cuo/zro2催化剂。

9.根据权利要求1所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，在所述反应内柱的高度方向上，所述进水口位于所述出水口的上方。

10.根据权利要求1所述的等离子体催化制备甲醇的装置，其特征在于，所述催化剂形成为颗粒状。

技术总结本申请提供一种等离子体催化制备甲醇的装置，涉及甲醇制备技术领域，用于提高能源效率。等离子体催化制备甲醇的装置包括：第一反应器、多个反应内柱、冷却液、多个高压电极和高压电源。第一反应器具有第一容纳空间、第一进气口、第一进水口和第一出水口，第一进水口与第一出水口均与第一容纳空间连通。多个反应内柱间隔设置在第一容纳空间内，反应内柱具有反应腔，反应腔内设有催化剂，第一进气口与反应腔连通。冷却液设置于第一容纳空间内，且位于反应内柱外。高压电极设置在反应腔内。高压电源与高压电极电连接。由此，可以保证每个反应内柱具有相同的冷却速度，且保证各个反应腔内的放电具有一致性。技术研发人员：李晓彤,常勇,史东宇,唐博进,邬锦波,王一凡,陈美福,苟立峰受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9