[发明专利]一种基于离子膜反应器的甲烷重整转化分离装置

摘要

本发明公开了一种基于离子膜反应器的甲烷重整转化分离装置，包括：石英管反应器(1)、催化剂床层(2)、离子膜(3)、反应气入口(4)、气体产物出口(5)、气体分离产物出口(6)。本发明将催化重整反应器与离子交换膜技术有效结合，在甲烷二氧化碳重整反应进行的同时，通过给离子交换膜两侧加一个电压，驱动氢的质子和阳离子的定向迁移，分别流向离子膜两侧，实现反应产物的高效分离，并且及时促进了正向反应的进行，有效解决了现有的产物分离效率偏低、实验室对产物研究不全面及工业应用局限性问题，实现甲烷二氧化碳重整反应高效转化与产物高效分离，具有操作简单、分离效率高等特点，应用前景广阔。

主权项

1.一种基于离子膜反应器的甲烷重整转化分离装置，其特征在于，包括：石英管反应器(1)、催化剂床层(2)、离子膜(3)、反应气入口(4)、气体产物出口(5)、气体分离产物出口(6)；所述石英管反应器(1)用于承载所述催化剂床层(2)和所述离子膜(3)；所述催化剂床层(2)用于放置催化剂，反应气为CH4和CO2；所述离子膜(3)成倒U形，设置于所述石英管反应器(1)内侧的中下部；所述离子膜(3)由阳极、阴极和电解质组成，其中最外层为阳极，中间为电解质，最内层为阴极；当在所述离子膜(3)两侧给定合适的电压时，使氢的质子和阳离子分别定向迁移至所述离子膜(3)两侧，分别形成气体产物CO与H2；所述反应气入口(4)位于所述石英管反应器(1)底部，反应气CH4和CO2从所述反应气入口(4)混合均匀后进入，并到达所述催化剂床层(2)，随温度升高，并在催化剂的作用下发生重整反应；所述气体产物出口(5)位于所述石英管反应器(1)上部，在所述催化剂床层(2)上侧将分离的气体产物CO从所述气体产物出口(5)排出；所述气体分离产物出口(6)位于倒U形所述离子膜(3)的下侧口部，用于排出重整反应后分离出的气体产物H2。