[实用新型]一种实验用电解氧化煤矿瓦斯制甲醇的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验用电解氧化煤矿瓦斯制甲醇的装置。

背景技术

目前由瓦斯向甲醇转化的装置普遍存在系统复杂、造价高的缺点，例如间接法转化瓦斯制甲醇的装置由合成气制备系统和甲醇合成系统组成，系统较复杂，而且合成气制备系统需要选择能够耐受800-1500℃高温的材质进行加工，这无疑增加了设备的投资；采用常规液相直接氧化法转化瓦斯制甲醇的装置，需要选择抗酸性介质腐蚀、能够耐受250℃的高温、承受10MPa压力的材质进行锻造，这也势必造成设备造价较高。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有瓦斯向甲醇转化的装置存在系统复杂、造价高的问题，而提供一种实验用电解氧化煤矿瓦斯制甲醇的装置。

本实用新型的一种实验用电解氧化煤矿瓦斯制甲醇的装置由供气单元、电解单元、产物测量单元和尾气收集单元组成；所述供气单元由瓦斯气瓶、质量流量计和瓦斯导入管组成；所述电解单元由电解池和稳压稳流电源组成，所述电解池由阳离子选择性隔膜、阳极、阴极、第一加液/排气口、第二加液/排气口、阳极室和阴极室组成；所述产物测量单元由取液口、计量管和蒸馏装置组成；所述尾气收集单元由第一尾气收集瓶和第二尾气收集瓶组成；所述瓦斯气瓶的出口与瓦斯导入管的进口相连，所述瓦斯气瓶的出口与瓦斯导入管的进口之间设置有质量流量计，所述瓦斯导入管的出口插入到阳极中；所述阳离子选择性隔膜将电解池分为阳极室和阴极室；所述阳极室的内部设置有阳极，所述阳极通过导线连接在稳压稳流电源的正极上；所述阳极室的顶部设置有第一加液/排气口，所述第一加液/排气口通过管线与第二尾气收集瓶相连；所述阳极室的底部出口与取液口相连，所述取液口的下部连接有计量管，所述计量管的下端连接有蒸馏装置；所述阴极室的内部设置有阴极，所述阴极通过导线连接在稳压稳流电源的负极上；所述阴极室的顶部设置有第二加液/排气口，所述第二加液/排气口通过管线与第一尾气收集瓶相连。

工作原理：

从第一加液/排气口将含有NaCl的乙醇电解液加入到阳极室中；从第二加液/排气口将含有NaCl的水电解液加入阴极室中；将阳极和阴极通过导线连接到稳压稳流电源上；瓦斯气体从瓦斯气瓶放出，经质量流量计精确计量流速后，通过瓦斯导入管通入阳极中，进行电解氧化反应，阳极未反应的瓦斯气体通过第一加液/排气口引出，并通入第二尾气收集瓶，阴极产生的氢气通过第二加液/排气口引出，并通入第一尾气收集瓶，反应后阳极室产物通过取液口取少量液体用气相色谱分析其甲醇含量后，将反应后阳极室产物全部通过取液口经计量管测量其体积，进而计算甲醇产率。经计量管测量体积后的阳极室产物导入蒸馏装置中，进行甲醇分离。

其中阳极的含有NaCl的乙醇电解液中的氯离子(Cl^ˉ)被电解为具有高活性的氯原子(Cl·)，然后将电极上或电极附近的甲烷氧化成一氯甲烷(CH₃Cl)，一氯甲烷(CH₃Cl)再进一步与电解液中的OH^ˉ发生水解反应生成甲醇。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的优点在于结构简单、易于搭建、成本较低。利用该实验装置可在常温常压条件下将煤矿瓦斯直接转化为甲醇，当煤矿瓦斯中甲烷的体积百分含量为30％时，甲醇产率最高可达14.17％，当煤矿瓦斯中甲烷的体积百分含量为100％时，甲醇产率最高可达40.38％。

附图说明

图1为一种实验用电解氧化煤矿瓦斯制甲醇的装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式的一种实验用电解氧化煤矿瓦斯制甲醇的装置由供气单元、电解单元、产物测量单元和尾气收集单元组成；所述供气单元由瓦斯气瓶1、质量流量计2和瓦斯导入管3组成；所述电解单元由电解池4和稳压稳流电源8组成，所述电解池4由阳离子选择性隔膜5、阳极6、阴极7、第一加液/排气口9、第二加液/排气口10、阳极室16和阴极室17组成；所述产物测量单元由取液口13、计量管14和蒸馏装置15组成；所述尾气收集单元由第一尾气收集瓶11和第二尾气收集瓶12组成；所述瓦斯气瓶1的出口与瓦斯导入管3的进口相连，所述瓦斯气瓶1的出口与瓦斯导入管3的进口之间设置有质量流量计2，所述瓦斯导入管3的出口插入到阳极6中；所述阳离子选择性隔膜5将电解池4分为阳极室16和阴极室17；所述阳极室16的内部设置有阳极6，所述阳极6通过导线连接在稳压稳流电源8的正极上；所述阳极室16的顶部设置有第一加液/排气口9，所述第一加液/排气口9通过管线与第二尾气收集瓶12相连；所述阳极室16的底部出口与取液口13相连，所述取液口13的下部连接有计量管14，所述计量管14的下端连接有蒸馏装置15；所述阴极室17的内部设置有阴极7，所述阴极7通过导线连接在稳压稳流电源8的负极上；所述阴极室17的顶部设置有第二加液/排气口10，所述第二加液/排气口10通过管线与第一尾气收集瓶11相连。