CN101254452A - 电催化合成反应器 - Google Patents
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Abstract
电催化合成反应器，涉及一种化学合成反应器，主要由分气室、列管式电催化室、集合室、产物出口、冷却剂室、壳体组成，其中：原料气进口从分气室的侧面接入，分气室通过列管式电催化室与集合室连通，产物出口从集合室的底部接出，列管式的每个电催化室由外电极管束的内空间构成，每个电催化室内有中心电极，外电极管束的外围为冷却剂室。本合成反应器采用低温等离子体与催化剂协同催化进行合成反应，使合成反应可以在接近常压下进行，原料气可不通过压缩进入合成反应器，因而所需能耗极低，同时还具有选择性好、易于控制反应速度的优点，输入相应目标产物的原料气及选用相应的催化电极或催化剂，就可以生产甲醇、二甲醚、合成氨等化工产品。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种化工设备，特别涉及到一种化学合成反应器。
背景技术
当前，能源紧张，甲醇、二甲醚代替能源引起人们的兴趣，近几年来在甲醇、二甲醚代替能源用途方面的耗量已显著增加，促进了甲醇、二甲醚工业的发展。目前广泛应用的合成氨、甲醇、二甲醚的合成设备都需要很高的操作压力在催化剂存在的情况下进行合成目标产物，如合成氨的操作压力在8MPa以上，合成甲醇的操作压力在3～15MPa之间，合成气直接合成二甲醚的操作压力在2～5MPa之间，要获得上述的操作压力，必须采取多级压缩才能实现，使得能耗很高，还存在设备庞大及造价高、催化剂易失活、运行和维护费用高的缺点。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术和设备的缺点，提供一种能耗低、运行和维护费用低、投资小的合成反应器，包括氨合成装置、甲醇合成装置、二甲醚合成装置。为了达到上述的发明目的，本发明采用电催化方法来使原料气合成为目标产物，其特征是电催化合成反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、列管式电催化室(16)、集合室(8)、产物出口(10)、冷却剂室(5)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)通过列管式电催化室(16)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；列管式的每个电催化室(16)由外电极管束(15)的内空间构成，每个电催化室(16)内有中心电极(14)；外电极管束(15)的外围为冷却剂室(5)。所述的外电极管束(15)用不锈钢圆管制作，外电极管束(15)的两端分别焊接在隔板(11)、隔板(17)上，隔板(11)、隔板(17)焊接在圆筒壳体(6)内；壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源。所述的中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源。在中心电极(14)的表面沉积催化剂层，沉积在中心电极(14)表面的催化剂层还兼作电催化室(16)内的放电阻挡介质。所述的工作电源为12KV以上的直流或交流电源，工作电源施加在中心电极(14)与外电极管束(15)之间。在外电极管束(15)内还有同心度定位件(7)，同心度定位件(7)上有气流通孔，同心度定位件(7)把中心电极(14)定位在外电极管束(15)的轴心。
本发明的另一种电催化合成反应器，其特征是反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、列管式电催化室(16)、中心电极(14)、石英套管(22)、外电极管束(15)、集合室(8)、产物出口(10)、冷却剂室(5)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)通过列管式电催化室(16)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；列管式的每个电催化室(16)由外电极管束(15)的内空间构成，每个电催化室(16)内有石英套管(22)，每个石英套管(22)内有中心电极(14)，石英套管(22)作为电催化室(16)内的放电阻挡介质；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；外电极管束(15)用不锈钢圆管制作，外电极管束(15)的两端分别焊接在隔板(11)、隔板(17)上，隔板(11)、隔板(17)焊接在圆筒壳体(6)内；壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；工作电源为12KV以上直流或交流电源，工作电源施加在中心电极(14)与外电极管束(15)之间；外电极管束(15)的外围为冷却剂室(5)。在外电极管束的每个管(15)内安装有催化剂环(23)，催化剂环(23)用具有催化活性的金属材料或非金属材料制作。
本发明的又另一种电催化合成反应器，其特征是反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、中心电极(14)、石英套管(22)、第一列管式电催化室(16b)、外电极管束(15b)、过渡室(26)、半产物返入接口(27)、第二列管式电催化室(16c)、外电极管束(15c)、集合室(8)、产物出口(10)、第一冷却剂室(5b)、第二冷却剂室(5c)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)先后通过第一列管式电催化室(16b)、过渡室(26)、第二列管式电催化室(16c)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；第一列管式的每个电催化室(16b)由外电极管束(15b)的内空间构成；第二管式的每个电催化室(16c)由外电极管束(15c)的内空间构成；第一列管式的电催化室(16b)与第二列管式的电催化室(16c)上下相对，每个电催化室(16b)和相对应电催化室(16c)由同一根石英套管(22)沿轴心穿过，石英套管(22)内有中心电极(14)，石英套管(22)构成电催化室(16b)(16c)内的放电阻挡介质；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；外电极管束(15b)(15c)用不锈钢圆管制作，圆管的两端分别焊接在冷却剂室的隔板上，冷却剂室的隔板焊接在圆筒壳体(6)内，壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；工作电源为12KV以上直流或交流电源，工作电源施加在中心电极(14)与外电极管束(15b)(15c)之间；半产物返入接口(27)由过渡室(26)的侧面接入；外电极管束(15b)的外围为第一冷却剂室(5b)，外电极管束(15c)的外围为第二冷却剂室(5c)。在外电极管束的每个管(15b)、(15c)内有催化剂环(23)，催化剂环(23)用具有催化活性的金属材料或非金属材料制作。在第二列管的电催化室(16c)内有催化剂(28)。
上述的电催化合成反应器运行时，12KV以上的直流或交流工作电源施加在中心电极(14)与外电极管束之间，在电催化室内形成低温等离子体，低温等离子体与催化剂协同进行催化合成反应。所述的低温等离子体也称非平衡等离子体，在低温等离子体的体系内，电子的温度可以高达数万度以上，而重粒子的温度接近室温，因而在放电场内的温度接近室温；采用介质阻挡放电，可以在常压下形成高能量的低温等离子体，在等离子体的内部和表面都存在着强大的静电场，电场向反应腔体内的气体分子直接传递能量，产生大量的活性分子、激发态分子、活性原子、激发态原子等，同时加速电子与气体分子进行碰撞，把能量传递给参加反应的气体分子，使得通常需要在极其苛刻的条件才能发生的化学反应变得在接近常压和室温条件下就容易进行。本发明应用低温等离子体与催化剂协同进行催化合成反应，使合成反应可以在接近常压的条件下进行，原料气可不通过压缩进入合成反应器，因而所需能耗极低。
由于采用催化电极进行合成反应，输入不同原料气及应用相应的催化电极或催化剂，将会有不同的产物，可生产甲醇、二甲醚、合成氨及其它化学合成产品。本发明可以不在反应器内装填颗粒的催化剂，使得反应器结构简单、气流阻力小、流量大，因而克服了设备庞大、投资大、维护费用高的缺点；另外，电催化的优点是易于控制反应速度、选择性好，电催化室置于冷却剂中，反应器内温差小，可以提高目标产物的产出率，从而大大提高催化效率，使得生产成本降低。
本发明的电催化合成反应器的工作原理是：12KV以上的工作电源施加到中心电极(14)和外电极管束之间，在电催化室内建立起电场，形成低温等离子体，这时，原料气由原料气进口(18)输入到反应器内，通过分气室(3)进入电催化室(16)或(16b)或(16c)，在等离子体和催化剂环(23)或催化剂(28)协同下，原料气被合成了目标产物，目标产物与未反应的原料气相混合从产物出口(10)输出，对混合物进行分离，把产物送入储罐，把未反应物返回电催化合成反应器进行循环反应；在原料气合成为目标产物的同时放出热量，热量传递到外电极管束的管壁，被冷却剂室内的循环媒水吸收，通过循环媒水把反应热移出反应器，可对从反应器内移出的热量进行回收利用；通过调节循环媒水的流量可以控制反应器内的温度，通过调节原料气的流量、反应温度、工作电流，使合成反应达到最佳状况。
本发明的有益效果是：在接近常压的条件下采用电催化方法来把原料气合成为目标产物，具有选择性好、易于控制反应速度、能耗低、效率高的优点，从而克服了现有设备的压缩能耗高、设备庞大、催化剂易失活、效率低、运行和维护费用高、投资大的缺点。本设备可生产甲醇、二甲醚、合成氨及其它化学合成产品。
附图说明
本发明提供下列附图作进一步的说明，但各附图及以下的具体实施方式均不构成对本发明的限制：
图1是本发明的其中一种电催化合成反应器的结构图。
图2是本发明的另一种电催化合成反应器的结构图。
图3是本发明的又另一种电催化合成反应器的结构图。
图4是图2和图3的A-A剖面图。
图5是以本发明的电催化合成反应器所构成的合成氨设备的系统方框图。
图6是以本发明的电催化合成反应器所构成的合成甲醇设备的系统方框图。
图7是以本发明的电催化合成反应器所构成的合成气直接合成二甲醚设备的系统方框图。
图中：1.电极帽，2.绝缘塞，3.分气室，4.冷却剂出口，4b.冷却剂出口，4c.冷却剂出口，5.冷却剂室，5b.第一冷却剂室，5c.第二冷却剂室，6.壳体，7.同心度定位件，8.集合室，9.集合室封头，10.产物出口，11.隔板，12.密封垫圈，13.冷却剂进口，13b.冷却剂进口，13c.冷却剂进口，14.中心电极，15.外电极管束，15b.外电极管束，15c.外电极管束，16.电催化室，16b.第一列管的电催化室，16c.第二列管的电催化室，17.隔板，18.原料气进口，19.密封垫圈，20.紧回件，21.分气室封头，22.石英套管，23.催化剂环，24.花孔隔板，25.返气接口，26.过渡室，27.半产物返入接口，28.催化剂。
具体实施方式
图1所示的实施例中，电催化合成反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、列管式电催化室(16)、中心电极(14)、绝缘塞(2)、外电极管束(15)、集合室(8)、产物出口(10)、冷却剂室(5)、冷却剂进口(13)、冷却剂出口(4)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)通过列管式电催化室(16)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；列管式的每个电催化室(16)由外电极管束(15)的内空间构成，每个电催化室(16)内有中心电极(14)；外电极管束(15)的外围为冷却剂室(5)；循环媒水由冷却剂进口(13)进入到冷却剂室(5)，吸收热量后由冷却剂出口(4)输出，可通过余热锅炉回收反应热；外电极管束(15)用不锈钢圆管制作，外电极管束(15)的两端分别焊接在隔板(11)、隔板(17)上，隔板(11)、隔板(17)焊接在圆筒壳体(6)内；壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；在中心电极(14)的表面沉积催化剂层，沉积在中心电极(14)表面的催化剂层还兼作电催化室(16)内的放电阻挡介质；在外电极管束(15)内还有同心度定位件(7)，同心度定位件(7)上有气流通孔，同心度定位件(7)把中心电极(14)定位在外电极管束(15)的轴心。本实施例中心电极(14)与外电极管束(15)之间的放电间隙为5～20mm，工作电源为20000～35000V的直流电源。本实施例作为氨合成设备时，用90％的铁氧化物与氧化铝、氧化钾、氧化钙、二氧化硅混合沉积在中心电极(14)的表面，输入一体积的氮气和三体积的氢气到反应器内，在中心电极(14)与外电极管束(15)之间施加工作电源，就可生产合成氨，设备运行时，通过调节循环媒水的流量可以控制反应器内的温度，通过调节原料气的流量、反应温度、工作电流，使合成反应达到最佳状况，获得最高产量；作为合成甲醇设备时，改为48％的氧化铜、46％的氧化锌、5％的氧化铝沉积在中心电极(14)的表面，输入一体积的一氧化碳和二体积的氢气到反应器内，合成产物是甲醇；作为合成气直接合成二甲醚的设备时，改为48％的氧化铜、46％的氧化锌、5％的氧化铝沉积在中心电极(14)的表面，加填ZSM-5分子筛到电催化室(16)及集合室(8)内，输入一体积的一氧化碳和二体积的氢气到反应器内，合成产物是二甲醚。
图2所示的实施例中，电催化合成反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、列管式电催化室(16)、中心电极(14)、绝缘塞(2)、石英套管(22)、外电极管束(15)、集合室(8)、产物出口(10)、冷却剂室(5)、冷却剂进口(13)、冷却剂出口(4)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)通过列管式电催化室(16)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；列管式的每个电催化室(16)由外电极管束(15)的内空间构成，每个电催化室(16)内有石英套管(22)，每个石英套管(22)内有中心电极(14)，石英套管(22)作为电催化室(16)内的放电阻挡介质；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；外电极管束(15)用不锈钢圆管制作，外电极管束(15)的两端分别焊接在隔板(11)、隔板(17)上，隔板(11)、隔板(17)焊接在圆筒壳体(6)内；壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；外电极管束(15)的外围为冷却剂室(5)；在外电极管束的每个管(15)内安装有催化剂环(23)；循环媒水由冷却剂进口(13)进入到冷却剂室(5)，吸收热量后由冷却剂出口(4)输出，可通过余热锅炉回收反应热。本实施例的低温等离子体在石英套管(22)的外壁与外电极管束(15)之间形成，石英套管(22)的外壁与外电极管束(15)之间的放电间隙为3～7mm，工作电源为25000～40000V的交流或直流电源。本实施例作为氨合成设备时，用90％的铁氧化物与氧化铝、氧化钾、氧化钙、二氧化硅混合以金属材料为载体制作催化剂环(23)，安装在外电极管束的每个管(15)内，输入一体积的氮气和三体积的氢气到反应器内，在中心电极(14)与外电极管束(15)之间施加工作电源，就可生产合成氨，设备运行时，通过调节循环媒水的流量可以控制反应器内的温度，通过调节原料气的流量、反应温度、工作电流，使合成反应达到最佳状况，获得最高产量；作为合成甲醇设备时，改为48％的氧化铜、46％的氧化锌、5％的氧化铝混合以金属材料为载体制作催化剂环(23)，输入一体积的一氧化碳和二体积的氢气到反应器内，合成产物是甲醇；作为合成气直接合成二甲醚的设备时，改为48％的氧化铜、46％的氧化锌、5％的氧化铝混合以金属材料为载体制作催化剂环(23)，加填ZSM-5分子筛到电催化室(16)及集合室(8)内，输入一体积的一氧化碳和二体积的氢气到反应器内，合成产物是二甲醚。
图3所示的实施例中，电催化合成反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、中心电极(14)、石英套管(22)、第一列管式电催化室(16b)、外电极管束(15b)、过渡室(26)、半产物返入接口(27)、第二列管式电催化室(16c)、外电极管束(15c)、集合室(8)、产物出口(10)、第一冷却剂室(5b)、冷却剂进口(13b)、冷却剂出口(4b)、第二冷却剂室(5c)、冷却剂进口(13c)、冷却剂出口(4c)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)先后通过第一列管式电催化室(16b)、过渡室(26)、第二列管式电催化室(16c)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；半产物返入接口(27)由过渡室(26)的侧面接入；第一列管式的每个电催化室(16b)由外电极管束(15b)的内空间构成；第二管式的每个电催化室(16c)由外电极管束(15c)的内空间构成；第一列管式的电催化室(16b)与第二列管式的电催化室(16c)上下相对，每个电催化室(16b)和相对应电催化室(16c)由同一根石英套管(22)沿轴心穿过，石英套管(22)内有中心电极(14)，石英套管(22)构成电催化室(16b)(16c)内的放电阻挡介质；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；外电极管束(15b)(15c)用不锈钢圆管制作，圆管的两端分别焊接在冷却剂室的隔板上，冷却剂室的隔板焊接在圆筒壳体(6)内，壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；外电极管束(15b)的外围为第一冷却剂室(5b)，循环媒水由冷却剂进口(13b)进入到第一冷却剂室(5b)，吸收热量后由冷却剂出口(4b)输出；外电极管束(15c)的外围为第二冷却剂室(5c)，循环媒水由冷却剂进口(13c)进入到第二冷却剂室(5c)，吸收热量后由冷却剂出口(4c)输出；循环媒水从第一冷却剂室(5b)和第二冷却剂室(5c)转移出来的热能可通过余热锅炉回收；在外电极管束的每个管(15b)、(15c)内有催化剂环(23)；在第二列管的电催化室(16c)及集合室(8)内有催化剂(28)。本实施例的低温等离子体在石英套管(22)的外壁与外电极管束(15b)和外电极管束(15c)之间形成，石英套管(22)的外壁与外电极管束(15b)(15c)之间的放电间隙为3～7mm，工作电源为25000～40000V的交流或直流电源。本实施例把需进行二步化学反应合并为一步化学反应的合成设备。用合成气直接合成二甲醚时，催化剂环(23)以金属材料为载体，用48％的氧化铜、46％的氧化锌、5％的氧化铝为活性组份，催化剂(28)为ZSM-5分子筛；输入一体积的一氧化碳和二体积的氢气到反应器内，在中心电极(14)与外电极管束(15)之间施加工作电源，就可生产二甲醚。通过调节循环媒水的流量可以控制反应器内的温度，通过调节原料气的流量、反应温度、工作电流，使合成反应达到最佳状况，获得最高产量。
图5方框图所示的实施中，合成氨的设备系统主要由电催化合成反应器、混合器、压缩机、冷却分离器、氨储罐、工作电源组成，其中：电催化合成反应器的操作压力在0～1Mpa之间，操作温度在100～400℃之间，采用铁系催化电极或催化剂，催化剂组份以Fe为主，以Al2O3、K2O、CaO、SiO2、BaO为促进剂；压缩机为单级压缩；工作电源的电压为12000伏以上的直流或交流电源；原料气N2、H2按1∶3的体积比例在混合器内进行混合，然后输入到电催化合成反应器内，原料气在上述环境中被合成为氨，其反应式为N2+3H2→2NH3+92.1kj；生成的反应热通过循环媒水转移到余热锅炉；从电催化合成反应器输出的产物气与未反应的原料气通过压缩机进入到冷却分离器，在冷却分离器内进行气液分离，产物液态氨送入氨储罐进行储存，未反应的原料气被送回电催化合成反应器进行循环反应。
图6方框图所示的实施中，合成甲醇的设备系统主要由电催化合成反应器、压缩机、冷却分离器、甲醇储罐、工作电源组成，其中：电催化合成反应器的操作压力在0～1Mpa之间，操作温度在100～300℃之间，采用铜基催化电极或催化剂，催化剂的活性组份以CuO、ZnO为主，掺有少量的Al2O3；压缩机为单级压缩；工作电源的电压为12000伏以上的直流或交流电源；原料气CO、H2按1∶2的体积比例混合后输入到电催化合成反应器内，原料气在上述环境中被合成为甲醇，其反应式为CO+2H2→CH3OH+102.5kj；生成的反应热通过循环媒水转移到余热锅炉；从电催化合成反应器输出的产物与未反应的原料气进入冷却分离器，在冷却分离器内进行气液分离，液态的甲醇产物送入甲醇储罐进行储存，未反应的原料气通过压缩机被送回电催化合成反应器内进行循环反应。
图7方框图所示的实施中，合成气直接合成二甲醚的设备系统主要由电催化合成反应器、工作电源、第一冷却分离器、压缩机、第二冷却分离器、二甲醚储罐组成，其中：电催化合成反应器的操作压力在0～1Mpa之间，操作温度在100～300℃之间，采用铜基催化电极或催化剂加ZSM-5分子筛，铜基催化电极或催化剂的活性组份以CuO、ZnO为主，掺有少量的Al2O3；压缩机为单级压缩；工作电源的电压为12000伏以上的直流或交流电源；原料气CO、H2按1∶2的体积比例混合后输入到电催化合成反应器内，原料气在上述环境中被合成为二甲醚，其反应式为2CO+4H2→(CH3)2O+H2O+200.2kj；生成的反应热通过循环媒水转移到余热锅炉；从电催化合成反应器输出的为产物[(CH3)2O]、半产物(CH3OH)与未反应的原料气(CO、H2)的混合物，混合物进入到第一冷却分离器，在第一冷却分离器内进行分离，分离出的半产物(CH3OH)送回电催化合成反应器进行循环反应，产物[(CH3)2O]和未反应的原料气(CO、H2)通过压缩机进入到第二冷却分离器，在第二冷却分离器内进行气液分离，液态的二甲醚产物[(CH3)2O]送入二甲醚储罐进行储存，未反应的原料气(CO、H2)被送回电催化合成反应器内进行循环反应。
Claims (10)
1.一种电催化合成反应器，包括氨合成装置、甲醇合成装置、二甲醚合成装置，其特征是反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、列管式电催化室(16)、集合室(8)、产物出口(10)、冷却剂室(5)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)通过列管式电催化室(16)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；列管式的每个电催化室(16)由外电极管束(15)的内空间构成，每个电催化室(16)内有中心电极(14)；外电极管束(15)的外围为冷却剂室(5)。
2.根据权利要求1所述的一种电催化合成反应器，其特征是外电极管束(15)用不锈钢圆管制作，外电极管束(15)的两端分别焊接在隔板(11)、隔板(17)上，隔板(11)、隔板(17)焊接在圆筒壳体(6)内；壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源。
3.根据权利要求1所述的一种电催化合成反应器，其特征是中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源。
4.根据权利要求1或3所述的一种电催化合成反应器，其特征是在中心电极(14)的表面沉积催化剂层。
5.根据权利要求1所述的一种电催化合成反应器，其特征是外电极管束(15)内还有同心度定位件(7)，同心度定位件(7)上有气流通孔，同心度定位件(7)把中心电极(14)定位在外电极管束(15)的轴心。
6.一种电催化合成反应器，其特征是反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、列管式电催化室(16)、中心电极(14)、石英套管(22)、外电极管束(15)、集合室(8)、产物出口(10)、冷却剂室(5)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)通过列管式电催化室(16)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；列管式的每个电催化室(16)由外电极管束(15)的内空间构成，每个电催化室(16)内有石英套管(22)，每个石英套管(22)内有中心电极(14)；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；外电极管束(15)用不锈钢圆管制作，外电极管束(15)的两端分别焊接在隔板(11)、隔板(17)上，隔板(11)、隔板(17)焊接在圆筒壳体(6)内；壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；外电极管束(15)的外围为冷却剂室(5)。
7.根据权利要求6所述的一种电催化合成反应器，其特征是外电极管束的每个管(15)内有催化剂环(23)，催化剂环(23)用具有催化活性的金属材料或非金属材料制作。
8.一种电催化合成反应器，其特征是反应器主要由原料气进口(18)、分气室(3)、中心电极(14)、石英套管(22)、第一列管式电催化室(16b)、外电极管束(15b)、过渡室(26)、半产物返入接口(27)、第二列管式电催化室(16c)、外电极管束(15c)、集合室(8)、产物出口(10)、第一冷却剂室(5b)、第二冷却剂室(5c)、壳体(6)组成，其中：原料气进口(18)从分气室(3)的侧面接入；分气室(3)先后通过第一列管式电催化室(16b)、过渡室(26)、第二列管式电催化室(16c)与集合室(8)连通；产物出口(10)从集合室(8)的底部接出；半产物返入接口(27)由过渡室(26)的侧面接入；第一列管式的每个电催化室(16b)由外电极管束(15b)的内空间构成；第二管式的每个电催化室(16c)由外电极管束(15c)的内空间构成；第一列管式的电催化室(16b)与第二列管式的电催化室(16c)上下相对，每个电催化室(16b)和相对应电催化室(16c)由同一根石英套管(22)沿轴心穿过，石英套管(22)内有中心电极(14)；中心电极(14)为不锈钢圆棒，中心电极(14)穿过分气室封头(21)上的绝缘塞(2)伸出反应器，通过高压导线连接到工作电源；外电极管束(15b)(15c)用不锈钢圆管制作，圆管的两端分别焊接在冷却剂室的隔板上，冷却剂室的隔板焊接在圆筒壳体(6)内，壳体(6)通过连接导线进行电气接地，并连接到工作电源；外电极管束(15b)的外围为第一冷却剂室(5b)，外电极管束(15c)的外围为第二冷却剂室(5c)。
9.根据权利要求8所述的一种电催化合成反应器，其特征是外电极管束的每个管(15b)、(15c)内有催化剂环(23)，催化剂环(23)用具有催化活性的金属材料或非金属材料制作。
10.根据权利要求8所述的一种电催化合成反应器，其特征是第二列管的电催化室(16c)内有催化剂(28)。
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