[实用新型]用于二氧化碳加氢甲烷化反应的光热固定床反应实验装置有效

专利信息
申请号: 201921216945.1 申请日: 2019-07-30
公开(公告)号: CN212017745U 公开(公告)日: 2020-11-27
发明(设计)人: 薛思璐;郭思溪;许宇恒;徐艳;周俊 申请(专利权)人: 徐州工程学院
主分类号: B01J8/06 分类号: B01J8/06;C10L3/08
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 秦秋星
地址: 221018 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 用于 二氧化碳 加氢 甲烷 反应 光热 固定床 实验 装置
【说明书】:

实用新型提供一种用于二氧化碳加氢甲烷化反应的光热固定床反应实验装置,包括反应箱体、固定床反应管和冷肼。本实用新型的反应箱体上下和前后四个面分别安装有氙灯和反射罩,有利于催化剂床层受热均匀。固定床反应管为带套管的石英管,石英管一端连接盲管,盲管内放置热电偶,插入催化剂床层,以精准测得催化剂床层的温度。通过调控氙灯的功率及冷凝水的流速和温度,催化剂床层温度可控制在200~600℃,适用于二氧化碳加氢甲烷化反应。本实用新型将光催化和传统热催化进行有机结合,即可改善单一光催化效率低的问题,又可以充分利用光能,实现热催化,反应装置简单,并可根据需要灵活更换氙灯及反应器,实现光热催化二氧化碳加氢甲烷化反应。

技术领域

本实用新型属于太阳能光热应用技术领域,具体涉及一种用于二氧化碳加氢甲烷化反应的光热固定床反应实验装置。

背景技术

近年来,随着工业的迅速发展,化石能源日益枯竭,由于大量使用化石能源导致了大量二氧化碳的排放,由此引发的全球环境问题受到世界各国的广泛关注。通过化学转化的方法,将二氧化碳转化为合成气或其他碳氢化合物,不仅可以实现二氧化碳的资源化利用,还可以减轻由二氧化碳导致的“温室效应”。与其他反应(如二氧化碳-甲烷重整、二氧化碳加氢制低碳醇等)相比,二氧化碳加氢甲烷化反应具有反应速度快且反应条件温和的优势,因而具备更广阔的的前景。

通常,二氧化碳加氢甲烷化反应大多为固定床反应器,需外部提供热源以激发化学反应。热源通常用电能或天然气燃烧提供,因而在转化二氧化碳的同时,也会排放一定量的二氧化碳。

能源是人类社会生存和发展的物质基础,太阳能是一种清洁的可再生能源,也是地球上最主要的能源来源,据报道,太阳没秒投射到地球上的能量相当于5.9×106吨煤。近年来,太阳能的开发与利用受到了世界范围内的广泛关注。基于光能的光热效应驱动催化反应是一种新技术,有别于传统热催化剂和光催化剂,它依靠热激发辅以光激发来驱动化学反应,该技术在减少对化石能源的消耗的同时,还可以减少碳排放,对于资源合理利用和环境保护有最重要意义。

实用新型内容

为了改变固定床反应器常规加热方法,本实用新型的目的在于提供一种用于二氧化碳加氢甲烷化反应的光热固定床反应实验装置,可以避免使用电能或化石能源,而且过程清洁、环保,无碳排放,本实用新型以氙灯模拟太阳光。

为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

一种用于二氧化碳加氢甲烷化反应的光热固定床反应实验装置,包括反应箱体、固定床反应管;固定床反应管穿插于反应箱体,两端延伸至反应箱体外侧;固定床反应管内设有催化剂床层,催化剂床层位于固定床反应管内,催化剂为催化剂A,所述催化剂 A包括二氧化碳加氢甲烷化反应催化剂活性组分和光敏催化剂;固定床反应管的两端分别设有进气口和出气口;固定床反应管的出气口连接冷肼;反应箱体内设有若干个氙灯。

进一步的,所述固定床反应管外侧设有套管,套管直径大于固定床反应管,套管穿插于反应箱体,两端延伸至反应箱体外侧,套管的两端分别设有进水口和出水口。

进一步的,所述固定床反应管内设有盲管,盲管内设有热电偶,热电偶的一端延伸至催化剂床层内,另一端延伸至固定床反应管外。

进一步的,所述氙灯设有反射罩,将光源汇聚于催化剂床层;所述反应箱体的上下和前后四个面分别安装有氙灯和反射罩,四个灯管可以使催化剂床层温度更为均匀。

进一步的,所述二氧化碳加氢甲烷化反应催化剂的活性组分为Ni、Co、Pt、Ru、 Rh中的一种或两种以上,光敏催化剂为二氧化碳加氢甲烷化反应催化剂的载体,具有光催化活性的TiO2、ZnO、ZrO2、CeO2中的一种或两种以上,活性组分的负载量:过渡金属10~30wt.%,贵金属0.5~3wt.%。

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