本申請涉及甲醇制備，尤其涉及一種等離子體催化制備甲醇的裝置。

背景技術：

1、甲醇作為一種重要的化工原料，具有安全環(huán)保、易儲存運輸等優(yōu)點，常用于制造烯烴、生物柴油、燃料添加劑等。目前工業(yè)上合成甲醇大多從化石資源出發(fā)，將煤轉化為一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣，在高溫和高壓的環(huán)境下通過催化劑進行催化轉化，然而過程中需要消耗大量的化石資源。

2、相關技術中，二氧化碳加氫制甲醇主要是通過熱催化技術，反應溫度為150℃左右，反應壓力為5～10mpa，在催化劑的作用下將二氧化碳和氫氣合成甲醇。由于較高的反應溫度和氣壓，熱催化方法制備甲醇需要的反應設備成本較高，經濟性和能量效率都比較低。等離子體催化制備甲醇，利用等離子體與催化劑的協同作用，在常溫常壓的反應條件下，實現原料到產物的轉化，然而該方式具有選擇性高、反應設備成本低、操作便捷等優(yōu)點。在過往的放電裝置中，會將催化劑放置在放電空間中，然而該方式制備甲醇的反應路徑較為單一，二氧化碳的轉化率低，能源效率也比較低。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N等離子體催化制備甲醇的裝置，用于提高能源效率。

2、本申請實施例提供一種等離子體催化制備甲醇的裝置，等離子體催化制備甲醇的裝置包括：第一反應器、多個反應內柱、冷卻液、多個高壓電極和高壓電源。第一反應器具有第一容納空間、第一進氣口、第一進水口和第一出水口，第一進水口與第一出水口均與第一容納空間連通。多個反應內柱間隔設置在第一容納空間內，反應內柱具有反應腔，反應腔內設有催化劑，第一進氣口與反應腔連通。冷卻液設置于第一容納空間內，且位于反應內柱外。高壓電極設置在反應腔內。高壓電源與高壓電極電連接。

3、根據本申請實施例的等離子體催化制備甲醇的裝置，通過在第一反應器的第一容納空間內設置多個反應內柱，使第一容納空間內的冷卻液可以包圍每個反應內柱，從而可以保證每個反應內柱具有相同的冷卻速度，且保證各個反應腔內的放電具有一致性，并且可以合理利用第一容納空間，使第一容納空間內的結構布置可以更合理，從而有利于減小等離子體催化劑制備甲醇的裝置的體積。同時，由于是多個反應腔內的氣體同時進行反應，則可以增加單位時間內產于反應的氣體量，從而有利于提高等離子體催化劑制備甲醇的裝置的反應效率和能源效率，以及單位時間內的甲醇的產量。此外，該結構較為簡單，有利于降低等離子體催化劑制備甲醇的裝置的制造難度。

4、在一種可能實現的方式中，多個反應內柱以第一反應器為的中心軸線的中心線呈環(huán)形陣列排布。

5、在一種可能實現的方式中，等離子體催化制備甲醇的裝置還包括二氧化碳存儲件、氫氣存儲件、第一質量流量控制器以及第二質量流量控制器，二氧化碳存儲件通過第一質量流量控制器與第一進氣口連通，氫氣存儲件通過第二質量流量控制與第一進氣口連通。

6、在一種可能實現的方式中，等離子體催化制備甲醇的裝置還包括凝結瓶和液體分離器，凝結瓶與反應內柱連通，液體分離器與凝結瓶連通。

7、在一種可能實現的方式中，等離子體催化制備甲醇的裝置還包括多個氫氣補充存儲件和多個第二反應器，多個第二反應器間隔設置，第二反應器具有第二容納空間、第二進氣口、第二進水口和第二出水口，氫氣補充存儲件與第二進氣口連通，液體分離器具有排氣口，排氣口與第二進氣口連通。

8、在一種可能實現的方式中，等離子體催化制備甲醇的裝置還包括調控組件，調控組件與高壓電源電連接，調控組件用于調節(jié)電壓幅值。

9、在一種可能實現的方式中，調控組件包括波形采樣件和調節(jié)件，波形采樣件用于采集多周期電流信號，調節(jié)件用于調節(jié)電壓幅值。

10、在一種可能實現的方式中，催化劑為氧化銦氧化鋯，或cuo-zno-tio2-zro2催化劑，或ag-cuo/zro2催化劑。

11、在一種可能實現的方式中，在反應內柱的高度方向上，進水口位于出水口的上方。

12、在一種可能實現的方式中，催化劑形成為顆粒狀。

技術特征：

1.一種等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述等離子體催化制備甲醇的裝置包括：

2.根據權利要求1所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，多個所述反應內柱以所述第一反應器為的中心軸線的中心線呈環(huán)形陣列排布。

3.根據權利要求1所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述等離子體催化制備甲醇的裝置還包括二氧化碳存儲件、氫氣存儲件、第一質量流量控制器以及第二質量流量控制器，所述二氧化碳存儲件通過所述第一質量流量控制器與所述第一進氣口連通，所述氫氣存儲件通過所述第二質量流量控制與所述第一進氣口連通。

4.根據權利要求3所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述等離子體催化制備甲醇的裝置還包括凝結瓶和液體分離器，所述凝結瓶與所述反應內柱連通，所述液體分離器與所述凝結瓶連通。

5.根據權利要求4所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述等離子體催化制備甲醇的裝置還包括多個氫氣補充存儲件和多個第二反應器，多個所述第二反應器間隔設置，所述第二反應器具有第二容納空間、第二進氣口、第二進水口和第二出水口，所述氫氣補充存儲件與所述第二進氣口連通，所述液體分離器具有排氣口，所述排氣口與所述第二進氣口連通。

6.根據權利要求1所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述等離子體催化制備甲醇的裝置還包括調控組件，所述調控組件與所述高壓電源電連接，所述調控組件用于調節(jié)電壓幅值。

7.根據權利要求6所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述調控組件包括波形采樣件和調節(jié)件，所述波形采樣件用于采集多周期電流信號，所述調節(jié)件用于調節(jié)電壓幅值。

8.根據權利要求1所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述催化劑為氧化銦氧化鋯，或cuo-zno-tio2-zro2催化劑，或ag-cuo/zro2催化劑。

9.根據權利要求1所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，在所述反應內柱的高度方向上，所述進水口位于所述出水口的上方。

10.根據權利要求1所述的等離子體催化制備甲醇的裝置，其特征在于，所述催化劑形成為顆粒狀。

技術總結
本申請?zhí)峁┮环N等離子體催化制備甲醇的裝置，涉及甲醇制備技術領域，用于提高能源效率。等離子體催化制備甲醇的裝置包括：第一反應器、多個反應內柱、冷卻液、多個高壓電極和高壓電源。第一反應器具有第一容納空間、第一進氣口、第一進水口和第一出水口，第一進水口與第一出水口均與第一容納空間連通。多個反應內柱間隔設置在第一容納空間內，反應內柱具有反應腔，反應腔內設有催化劑，第一進氣口與反應腔連通。冷卻液設置于第一容納空間內，且位于反應內柱外。高壓電極設置在反應腔內。高壓電源與高壓電極電連接。由此，可以保證每個反應內柱具有相同的冷卻速度，且保證各個反應腔內的放電具有一致性。

技術研發(fā)人員：李曉彤,常勇,史東宇,唐博進,鄔錦波,王一凡,陳美福,茍立峰
受保護的技術使用者：中國長江三峽集團有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9