CN202945185U - 一种等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置 - Google Patents

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秦祖赠
苏通明
刘瑞雯
李立硕
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Abstract

本实用新公开了一种等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置。该装置主要由等离子体活化装置、直流高频高压发生器和二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器组成。等离子体活化装置为一耐压、密封装置，内衬石英管，以直流、高频介质阻挡放电为等离子体源，其高压电极为一针－板式电极。二氧化碳加氢制二甲醚为一带温度控制的固定床反应器。本实用新型中二氧化碳在两电极之间形成介质阻挡放电等离子体区被活化后与氢气一起进入反应器反应转化为二甲醚。本实用新型的优点是：应用本实用新型制备二甲醚，反应不需要高温、高压，反应速度快。经活化后的二氧化碳易与其它物质发生反应，在相同的压力及温度下，可获得更高的二甲醚收率。

Description

一种等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置
技术领域
本实用新型涉及一种制备二甲醚的装置，尤其是一种采用等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置。
背景技术
二甲醚是一种重要的化工原料,它可用于许多精细化学品的合成,在医药、农药、染料、日用化学品等行业中有着广泛的用途。目前合成二甲醚的方法有三种：1，两步法工艺，即合成气先合成甲醇，甲醇再脱水制备二甲醚。2，一步法工艺，即合成气直接合成二甲醚。这两种方法缺点是严重腐蚀设备、污染严重、操作条件恶劣、催化剂毒性大。3，以二氧化碳为原料催化加氢合成二甲醚。但是二氧化碳转化非常困难，只能在非常苛刻的条件下进行，因此也消耗大量的热能，因此成本很高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种采用等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置，利用介质阻挡放电产生等离子体将二氧化碳活化并在催化剂的作用下一步转化为二甲醚。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置主要由等离子体活化装置、直流高频高压发生器和二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器构成。
各部件结构：
所述等离子体活化装置为一耐压30MPa的密封装置，壁内衬石英管，装置的两端设有二氧化碳气进口和活化二氧化碳气出口，进出口均设有螺纹或法兰密封件，装置内：活化二氧化碳气出口内衬石英管之间装有高压板式电极，二氧化碳气进口装有高压针式电极，两电极与螺纹或法兰密封件之间有绝缘体隔离；
所述直流高频高压发生器提供的电压范围为5～14kV，频率为1～12kHz，其接地极为板电极；
所述二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器，为带温度控制的固定床反应器：固定床反应器上、下两端分别设进口和出口、出口装有阀门，外壁有带温度控制器的加热套；反应器内上下各设催化剂支撑层，在上下支撑层之间装有固体催化剂，在固体催化剂中装有温度计；
各部件连接关系：
直流高频高压发生器一端通过氢气管上的三通分别与等离子体活化装置的高压板式电极、接地板电极连接；另一端通过二氧化碳气管上的三通与等离子体活化装置的高压针式电极连接；
氢气管通过阀门和三通分别与二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器的进口和等离子体活化装置的活化二氧化碳气出口连接，二氧化碳气管通过阀门与等离子体活化装置的二氧化碳气进口连接。
本实用新型的有益效果是：在两极之间加上直流电压，产生介质阻挡放电等离子体，对二氧化碳活化，活化后的二氧化碳再与氢气发生催化加氢反应而获得二甲醚。二氧化碳为非常不活沷，往往需要高温、高压才能发生反应，或者反应较慢。经活化后的二氧化碳易于与其它物质发生，在相同的压力及温度下，可获得更高的二甲醚收率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，第一阀门1，二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器2，催化剂支撑层3，温度控制器4，加热套5，固体催化剂6，温度计7，第二阀门8，9.(这个9应该删掉吧？)压力表9，第一三通10，绝缘体11，板电极12，石英管13，等离子体活化装置14，针电极15，绝缘体16，第二三通17，第三阀门18，直流高频高压发生器19，接地极20。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详述：
本实用新型的结构如图1所示，
一种等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置由等离子体活化装置14、直流高频高压发生器19和二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器2构成：
各部件结构：
所述等离子体活化装置14为一耐压30MPa的密封装置，壁内衬石英管13，装置的两端设有二氧化碳气进口和活化二氧化碳气出口，进出口均设有螺纹或法兰密封件，装置内：活化二氧化碳气出口内衬石英管之间装有高压板式电极12，二氧化碳气进口装有高压针式电极15，两电极与螺纹或法兰密封件之间有绝缘体16隔离；
所述直流高频高压发生器19提供的电压范围为5～14kV，频率为1～12kHz，其接地极20为板电极；
所述二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器2，为带温度控制的固定床反应器：固定床反应器上、下两端分别设进口和出口、出口装有第一阀门1，外壁有带温度控制器4的加热套5；反应器内上下各设催化剂支撑层3，在上下支撑层之间装有固体催化剂6，在固体催化剂中装有温度计7；
各部件连接关系：
直流高频高压发生器19一端通过氢气管上的第一三通10分别与等离子体活化装置14的高压板式电极12、接地极20连接；另一端通过二氧化碳气管上的第二通17与等离子体活化装置的高压针式电极15连接；
氢气管通过第二阀门8和三通分别与二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器2的进口和等离子体活化装置14的活化二氧化碳气出口连接，二氧化碳气管通过第三阀门18与等离子体活化装置14的二氧化碳气进口连接。
本实用新型工作时：
从通过第三阀门18进入等离子体活化装置14的CO2，通过针电极15进入等离子体活化装置14内，将高压针电极15－高压板式电极12连接在直流高频高压发生器19上，该直流高频高压发生器19产生的电压范围为5～14kV，频率为1～12kHz。此时产生介质阻挡放电等离子体，使得CO2被活化。活化后的CO2从等离子体活化装置14的活化二氧化碳气出口输出与氢气管送来的H2按体积比1∶2～1∶5混合进入二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器2，在二氧化碳加氢合成二甲醚催化剂的作用下，在反应空速为1000～5000h-1，反应压力为2～5MPa，反应温度为220～280℃的条件下进行气固相催化反应，得到的产物二甲醚。二甲醚从二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器2出口经第一阀门1收取。

Claims (1)

1.一种等离子体活化二氧化碳制备二甲醚的装置，其特征在于：主要由等离子体活化装置、直流高频高压发生器和二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器构成：
各部件结构：
所述等离子体活化装置为一耐压30MPa的密封装置，壁内衬石英管，装置的两端设有二氧化碳气进口和活化二氧化碳气出口，进出口均设有螺纹或法兰密封件，装置内：活化二氧化碳气出口内衬石英管之间装有高压板式电极，二氧化碳气进口装有高压针式电极，两电极与螺纹或法兰密封件之间有绝缘体隔离；
所述直流高频高压发生器提供的电压范围为5～14kV，频率为1～12kHz，其接地极为板电极；
所述二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器，为带温度控制的固定床反应器：固定床反应器上、下两端分别设进口和出口、出口装有阀门，外壁有带温度控制器的加热套；反应器内上下各设催化剂支撑层，在上下支撑层之间装有固体催化剂，在固体催化剂中装有温度计；
各部件连接关系：
直流高频高压发生器一端通过氢气管上的三通分别与等离子体活化装置的高压板式电极、接地板电极连接；另一端通过二氧化碳气管上的三通与等离子体活化装置的高压针式电极连接；
氢气管通过阀门和三通分别与二氧化碳加氢制二甲醚固定床反应器的进口和等离子体活化装置的活化二氧化碳气出口连接，二氧化碳气管通过阀门与等离子体活化装置的二氧化碳气进口连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106890565A (zh) * 2017-03-28 2017-06-27 广西大学 一种二氧化碳转化的方法
CN114307908A (zh) * 2022-01-19 2022-04-12 华中科技大学 二氧化碳多场协同催化加氢合成液体燃料的装置与方法

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