[发明专利]一种转化乙醇的方法

摘要

本发明属于等离子体合成化学领域，涉及一种乙醇直接制备多元醇和高碳醇的方法。其特征是选择介质阻挡放电、电晕放电、脉冲电晕放电、辉光放电、射频放电、滑动电弧放电或微波等离子等放电方法使乙醇分子得到选择性活化，然后设定反应混合物在反应区的停留时间、放电反应温度、放电反应压力、载气与乙醇的摩尔比，将选择性活化的乙醇转化为目的产物。本发明将以乙醇为原料制取多元醇和高碳醇，而乙醇来源方式多样，具有可再生性。该方法属于一步法合成工艺，不用催化剂，对环境无污染，而且选择性高。

主权项

一种转化乙醇的方法，其特征包括如下步骤：(1)选择下述放电方法之一使乙醇分子得到选择性活化①采用介质阻挡放电：采用板板式反应器、管板式反应器、针板式反应器和线筒式反应器，阻挡介质是单层介质或双层介质，贴在电极表面或置于两极之间；反应器的两极间距取0.3～20mm；当采用管板式反应器时，两极间距是指中心管状电极端口与接地平板电极之间的距离；当采用板板式反应器时，两极间距指两个平行金属板之间的垂直距离；当采用针板式反应器时，两极间距是指针状电极的尖端与接地平板电极之间的距离；当采用线筒式反应器时，两极间距是指位于轴线的中心金属线状电极外壁与筒状接地电极内壁之间的距离；阻挡介质是绝缘材料；介质阻挡放电采用高压交流电源，电源频率取1kHz～50kHz；②采用电晕放电：反应器采用针板式结构，反应器的一个电极是带有尖端的金属丝，另一个电极是金属平板，高压电极和接地电极在针、板间互换，电源用高压直流电源；反应器的两极间距取0.5～18mm，所说的两极间距是指针状电极的尖端与接地平板电极之间距离；③采用脉冲电晕放电：反应器采用线筒式结构，反应器的中心晕线电极是金属丝，另一个电极是金属圆筒；反应器两极间距5～40mm，所说的两极间距是指位于轴线的中心晕线外壁与金属筒壁之间的距离；电源采用脉冲直流高压电源，使用储能电容通过火花间隙向负载泄放的方式产生脉冲电压，脉冲电源的峰值、脉冲重复频率均可调；上述电源的峰值电压取20～60kV，电源的脉冲重复频率取10～150Hz；④采用辉光放电：反应器采用线筒式结构或板板式结构电源采用脉冲直流高压电源或脉冲交流高压电源；当采用脉冲直流高压电源时要用储能电容通过火花间隙向负载泄放的方式产生脉冲电压，电源的峰值电压取10～60kV；电源的脉冲重复频率取10～150Hz；当采用脉冲交流高压电源时，电源的峰值电压取0～30kV；电源的脉冲重复频率取7～50Hz；反应器两极间距1～40mm；当采用线筒式反应器时，所说的两极间距是指位于轴线的中心金属线状电极与筒壁之间的距离；当采用板板式反应器时，所说的两极间距指两个平行金属板之间的垂直距离；⑤采用射频放电：使用外部电容偶联的管状流动式等离子反应器，上述反应器使用平板型电极，电极装入方式采用内电极式、外电极式或内外结合式；反应器两极间距0～20mm，所说的两极间距是指两个平行金属板之间的垂直距离；射频电源利用1～100MHz高频，通过电感和电容耦合使反应器中气体放电形成等离子体，频率取1～80MHz；⑥使用滑动电弧放电：滑动电弧等离子体发生器主要由反应釜和外部电源组成：反应釜包括一个喷嘴和两片刀片式电极；电极厚度取1～6mm；两电极间距取1～5mm；喷嘴直径取1～4.5mm；上述电极起弧端距喷嘴距离取9～21mm；⑦使用微波等离子：使用矩形波导微波化学谐振腔式反应器；微波能量通过耦合膜片进入谐振腔；石英反应管垂直穿过矩形波导宽面对称中心，谐振活塞在水平方向移动以满足谐振腔谐振的需要；将反应气体通过石英反应器上端输入，待气体压强稳定后，开启微波电源，将2.45GHz的微波功率馈入到矩形波导；微波源工作频率2.45GHz，最大输入功率800W；调节大功率微波衰减器，调整短路活塞，使得包括石英反应器在内的谐振腔达到谐振，产生微波放电；上述输入功率取10～800W；上述石英反应管内径取10～35mm；(2)将选择性活化的乙醇转化为目的产物上述反应混合物在反应区的停留时间为0.01～100s；放电反应温度取25～600℃；放电反应压力取‑0.06MPa～0.5MPa；载气与乙醇的摩尔比为0～20；载气是N2、H2、H2O、He、Ar、CO、CO2、CH4、C2H6。