[發(fā)明專利]一種利用二氧化碳和氫氣生成甲醇的反應(yīng)裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110290081.3
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113070012B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章旭明;孫智
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué);浙江綠然環(huán)境工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08;C07C1/12;C07C31/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉瀟

1.一種利用二氧化碳和氫氣生成甲醇的反應(yīng)裝置，包括絕緣管(1)，所述絕緣管(1)頂部設(shè)有進氣口(2)，底部設(shè)有出氣口(3)；所述絕緣管(1)自上而下分為第一放電區(qū)(4)和第二放電區(qū)(5)，所述第一放電區(qū)(4)和第二放電區(qū)(5)的容積比為3:1～1:3；所述第一放電區(qū)(4)和第二放電區(qū)(5)通過第一網(wǎng)板(6)分隔；所述第一網(wǎng)板(6)上放置有第一催化劑；

貫穿所述絕緣管(1)上壁并延伸至絕緣管(1)底部的進氣管(7)，所述進氣管(7)與絕緣管(1)同軸；所述進氣管(7)設(shè)有第一排氣孔(8)和第二排氣孔(9)，所述第一排氣孔(8)位于第一放電區(qū)(4)，所述第二排氣孔(9)位于第二放電區(qū)(5)；所述進氣管(7)的材質(zhì)為金屬；

位于絕緣管(1)第一放電區(qū)(4)外表面的金屬網(wǎng)(10)，所述金屬網(wǎng)(10)與接地裝置(11)連接；

位于絕緣管(1)第二放電區(qū)(5)外表面的降溫裝置(12)；

位于第二放電區(qū)(5)底部的第二網(wǎng)板(13)，所述第二網(wǎng)板上放置有第二催化劑；

所述接地裝置(11)為金屬棒，所述金屬棒連接有接地線；

所述金屬棒位于絕緣管(1)表面，并固定于金屬網(wǎng)(10)與降溫裝置(12)之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述第一排氣孔(8)的開孔面積為進氣管(7)橫截面積的60～70％；所述第二排氣孔(9)的開孔面積為進氣管(7)橫截面積的30～40％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述進氣管(7)的材質(zhì)為304不銹鋼或316不銹鋼。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述金屬網(wǎng)(10)的覆蓋面積為絕緣管(1)外表面積的30～35％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述降溫裝置(12)為玻璃管換熱器，所述玻璃管換熱器的換熱介質(zhì)為水；所述玻璃管換熱器設(shè)有進水口(14)和出水口(15)；所述玻璃管換熱器的覆蓋面積為絕緣管(1)外表面積的30～35％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述第一催化劑為Cu@Al₂O₃催化劑，所述第二催化劑為Cu/Zn@Al₂O₃。

7.基于權(quán)利要求1～6任意一項所述反應(yīng)裝置利用二氧化碳和氫氣生成甲醇的方法，包括以下步驟：

(1)向進氣管(7)通入H₂，向進氣口(2)通入CO₂，對進氣管(7)通電，第一排氣孔(8)排出的H₂與CO₂在第一放電區(qū)(4)進行預(yù)反應(yīng)，得到預(yù)反應(yīng)產(chǎn)氣，所述預(yù)反應(yīng)產(chǎn)氣中包括CO和甲醇；

(2)所述預(yù)反應(yīng)產(chǎn)氣和未反應(yīng)的CO₂進入第二放電區(qū)(5)，在降溫裝置(12)作用下，CO、CO₂與第二排氣孔(9)排出的H₂進行重整反應(yīng)，得到甲醇。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述H₂與CO₂的通入流量比為3～4:1。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述通電時電源的頻率為7～12kHz，電壓為5～10kV，放電功率為12～32W。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述降溫裝置(12)控制的溫度為5～30℃。