[实用新型]等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种瓦斯制甲醇的实验系统，尤其涉及等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统。属于甲醇制造领域。

背景技术

我国95%以上的煤矿为瓦斯矿井，其中近49.2%为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，瓦斯危害严重。强化瓦斯抽采利用是煤矿安全生产的治本之策。开展以瓦斯为原料合成甲醇的研究可以拓宽瓦斯利用的范围和途径。目前，瓦斯直接氧化制甲醇主要有气固催化氧化、液相催化氧化、低温等离子体转化等方法。气固催化氧化有反应温度较高、瓦斯转化率较低、对设备要求较高的缺点。液相催化氧化反应条件较气固催化氧化有所缓和，但仍需较高的压力，因而对设备要求较高，采用的氧化剂如浓硫酸、双氧水对环境有一定影响，而且液相反应速率慢，催化剂易中毒，这些因素导致液相催化氧化技术在实际应用方面受到一定限制。利用低温等离子体技术能很容易获得O(³P)、O(¹D)、亚稳态O₂(a¹△_g)等甲醇合成的关键活性氧物种，以利于甲醇合成反应的进行。利用单纯等离子体作用虽然可以在温和条件下转化瓦斯合成甲醇，但瓦斯的转化率和甲醇的产率并不高。

实用新型内容

本实用新型是为了解决在单纯等离子体作用下转化瓦斯合成甲醇时，瓦斯的转化率和甲醇的产率低的问题。现提供一种等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统。

等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统，它包括：瓦斯气瓶、质量流量控制器、稳压平衡罐、单向阀、高压交流电源、瓦斯进气管、反应后气体排放管、反应器和甲醇吸收瓶；

瓦斯气瓶的出气端连通质量流量控制器的进气端，质量流量控制器的出气端连通稳压平衡罐的进气端，稳压平衡罐的出气端连通单向阀的进气端，单向阀的出气端连通瓦斯进气管的一端，瓦斯进气管的另一端连通反应器的进气端，反应器的出气端连通反应后气体排放管的一端，反应后气体排放管的另一端连通甲醇吸收瓶的进气端；

反应器包括：刚玉管、高压电极、接地电极和电炉，高压电极同轴固定在刚玉管内，接地电极缠绕在刚玉管的外表面，刚玉管内的等离子体放电区域中填充有催化剂，电炉用于给填充有催化剂部分的反应器加热；

刚玉管的两端均为密封结构，其中一端开有进气口，另一端开有出气口；

高压交流电源的正极连接高压电极，高压交流电源的负极连接接地电极。

上述等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统，它还包括：反应后气体干燥器、气相色谱仪和尾气收集罐；

甲醇吸收瓶的出气端连通反应后气体干燥器的进气端，反应后气体干燥器的出气端同时连通气相色谱仪的进气端和尾气收集罐的进气端。

上述高压电极为不锈钢螺纹棒。

上述接地电极为不锈钢丝。

等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统，它包括：瓦斯气瓶、质量流量控制器、稳压平衡罐、单向阀、高压交流电源、瓦斯进气管、反应后气体排放管、反应器和甲醇吸收瓶；

瓦斯气瓶的出气端连通质量流量控制器的进气端，质量流量控制器的出气端连通稳压平衡罐的进气端，稳压平衡罐的出气端连通单向阀的进气端，单向阀的出气端连通瓦斯进气管的一端，瓦斯进气管的另一端连通反应器的进气端，反应器的出气端连通反应后气体排放管的一端，反应后气体排放管的另一端连通甲醇吸收瓶的进气端；

反应器包括：刚玉管、高压电极、接地电极和电炉，高压电极同轴固定在刚玉管内，接地电极缠绕在刚玉管的外表面，刚玉管尾部内的等离子体放电区域外填充有催化剂，电炉用于给填充有催化剂部分的反应器加热；

刚玉管的两端均为密封结构，其中一端开有进气口，另一端开有出气口；

高压交流电源的正极连接高压电极，高压交流电源的负极连接接地电极。

上述等离子体与催化剂协同转化煤矿瓦斯制甲醇的实验系统，它还包括：反应后气体干燥器、气相色谱仪和尾气收集罐；

甲醇吸收瓶的出气端连通反应后气体干燥器的进气端，反应后气体干燥器的出气端同时连通气相色谱仪的进气端和尾气收集罐的进气端。

上述高压电极为不锈钢螺纹棒。

上述接地电极为不锈钢丝。