[发明专利]一种转化甲醇的方法

摘要

本发明属于等离子体合成化学领域，涉及一种转化甲醇的方法。通过介质阻挡放电、电晕放电、脉冲电晕放电、辉光放电、射频放电、滑动电弧放电和微波等离子方式将甲醇分子的选择性活化和活化的甲醇分子转化为乙二醇；甲醇分子的选择性活化过程中放电温度取10-650℃；放电压力取-0.2MPa～-0.061Mpa。乙二醇的制取是以甲醇为原料，而甲醇可通过煤经合成气制得，甚至甲醇还可以通过生物质的汽化得到，具有可再生性。同时，用等离子体制备乙二醇属于一步法直接合成工艺，不必使用催化剂，对环境无污染，而且选择性高。另外，本发明在得到乙二醇的同时，还可以通过条件优化，联产乙醇，正丙醇等有用产品。

主权项

一种转化甲醇的方法，其特征在于，该方法为甲醇分子的选择性活化和活化的甲醇分子转化为乙二醇：具体步骤如下：(一)选择下述放电形式中的一种①介质阻挡放电：介质阻挡放电采用高压交流电源，电源频率取1kHz～60kHz；介质阻挡放电为板板式反应器、管板式反应器、针板式反应器或线筒式反应器，阻挡介质贴在电极表面或置于两极之间；A、针板式反应器的高压极为带有金属针阵列的金属板，接地极为金属板；高压极和接地极水平地固定在反应器壳体内，其间距为高压极的金属针下端点到接地极的金属板之间的垂直距离；两极之间设阻挡介质；在针板式反应器的器壁上开设反应物进口和产物出口；B、管板式反应器的高压极为金属管，接地极为金属板；金属板水平地固定在管板式反应器的壳体内，金属管垂直于金属板的中心；高压极和接地极之间设阻挡介质；甲醇和载气从金属管进入或从管板式反应器上端开设的反应物进口进入，下端开设产物出口；金属管的直径为0.2‑15mm；金属板与金属管的直径比值为1‑30；C、板板式反应器的高压极和接地极均为金属板；高压极和接地极之间设阻挡介质，阻挡介质为单层或多层；在板板式反应器的器壁上开设反应物进口和产物出口；以上三种带有板式电极的反应器的高压极和接地极的间距为0.1‑50mm；D、线筒式反应器的高压极为金属丝，接地极为金属材料；电极间距为0.2‑25mm；线筒式反应器的上端设反应物进口；介质阻挡放电中的阻挡介质的总厚度为0.1‑20mm；②电晕放电：采用针板式反应器，高压极为带有尖端的金属丝、接地极为金属板，或高压极为金属板、接地极为带有尖端的金属丝；高压极和接地极的间距为0.3‑20mm，电源采用高压直流电源；③脉冲电晕放电：采用线筒式反应器，高压极为金属丝，接地极为金属筒；高压极和接地极的间距为4‑50mm；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，脉冲直流高压电源的峰值电压为15‑80kV；脉冲直流高压电源的脉冲重复频率为5‑200Hz；④辉光放电：采用线筒式反应器或板板式反应器；电源采用脉冲直流高压电源或脉冲交流高压电源；采用脉冲直流高压电源时，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，脉冲直流高压电源的峰值电压为10‑60kV；脉冲直流高压电源的脉冲重复频率为10‑150Hz；采用脉冲交流高压电源时，脉冲交流高压电源的峰值电压为0‑60kV；脉冲交流高压电源的脉冲重复频率为5‑60Hz；所采用的电极材料为金属；两极间距1‑60mm；⑤射频放电：使用外部电容偶联的管状流动式等离子反应器，两极间距0‑30mm；采用的射频电源，射频电源的高频为1‑150MHz，气体放电形成等离子体的频率可取5‑40MHz；电极为金属材料；⑥滑动电弧放电：滑动电弧等离子体发生器，其中，刀片式电极为金属材料；刀片式电极的厚度为1‑15mm；两刀片式电极的间距为1‑15mm；滑动电弧等离子体发生器上的喷嘴直径为1‑8mm；刀片式电极起弧端距喷嘴距离为3‑30mm；⑦微波等离子放电：采用矩形波导微波化学谐振腔式反应器，该矩形波导微波化学谐振腔式反应器由石英材料制成，矩形波导微波化学谐振腔式反应器上端开设反应物进口；微波源工作频率为2.45GHz，微波源的输入功率为7‑800W；矩形波导微波化学谐振腔式反应器的内径为5‑45mm；(二)优化反应体系条件上述甲醇分子的选择性活化和活化的甲醇分子转化为乙二醇过程中放电温度取10‑650℃；放电压力取‑0.2MPa～‑0.061MPa；载气为N₂、H₂、H₂O、He、Ar、O₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆中的一种或二种以上混合，载气与甲醇的摩尔比为0‑30。