[发明专利]一种用甲烷直接制取甲醇的电化学方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用甲烷直接制取甲醇的电化学方法，属天然气化工技术和应用电化学领域。

背景技术：

甲烷是天然气和沼气的主要成分。甲烷在天然气中的含量通常为83-99％，甲烷的转化和利用在天然气化工中占有非常重要的位置，是天然气化工的主要研究内容。同样，甲烷在沼气中的含量通常为50-80％，作为清洁的、可再生能源的沼气的主成分，甲烷的转化与利用，具有重要的潜在价值。

在甲烷的转化利用过程中，甲烷分子的活化是甲烷转化利用的基础，无论是直接或间接转化，都必须经过甲烷的活化，而且甲烷作为最简单，最稳定，含量最多，又易再生(如沼气)的烷烃，对其他惰性分子的活化也有很大的借鉴和指导意义。

甲烷的转化和利用包括以甲烷为原料合成燃料和基础化学品的一切过程，从已有的天然气化工利用技术来看，甲烷的转化利用途径可以分为两类：直接转化和间接转化。

甲烷作为化工原料，目前工业化大规模应用主要集中在甲烷的间接转化，即将甲烷首先转化为合成气(CO+H₂)，然后再转化为甲醇、氨、二甲醚、低碳混合醇、低碳烯烃等重要基础化工原料或合成液体燃料等，其过程需要消耗大量的资金和能源。

甲烷的直接转化无需经过合成气、在理论上有着潜在的优势，其传统的应用领域包括甲烷直接生产乙炔、氢气、碳黑、氯甲烷、氢氰酸、硝基甲烷、二硫化碳等化工产品。但由于甲烷分子非常稳定，上述产品的生产都需要在高温、高压、高能耗的苛刻条件下进行，极大地限制了甲烷的直接转化利用。

甲醇和甲醛是重要的有机化工原料，目前世界80％的甲醛都是采用甲烷经合成气制得，在这种方法中，合成气的制备和压缩占整个过程投资的60％以上，因此工业上最理想的方法是由甲烷直接氧化合成甲醇、甲醛。人们对有关催化剂、催化机理、热力学分析、工艺条件等均进行了大量探索研究^[1-13]。甲烷直接氧化制甲醇、甲醛所面临的主要问题是由于甲烷的活化能很高，甲烷分子一旦被活化，很难控制反应进行的程度，使生成的甲醇不被进一步氧化，结果通常是甲烷转化率和甲醇选择性基本呈反比关系，甲醇的产率太低^[14]。

经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

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