[发明专利]一种转化甲醇的装置和方法

权利要求书

1.一种转化甲醇的装置，其特征在于等离子体反应器采用线-筒式电极结构、针-板式电极结构、管板-式电极结构或板-板式电极结构的介质阻挡放电反应器；具体结构如下：

其中线-筒式反应器的高压极和接地极分别为处于反应器壳体内的金属丝和环绕在外筒壁上的金属片、金属网或金属丝；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，电极间距0.3-20mm；线筒式反应器包括两种：一种是反应器壁做阻挡介质的单介质阻挡线筒式反应器；另一种是反应器壁做第一阻挡介质并在两极间插入第二阻挡介质的双介质阻挡线筒式反应器；

反应器外筒上端设甲醇和载气进口，甲醇在放电区间内的停留时间取3.0×10^-4-60s；

针-板式反应器的电极分别是一个带有金属针阵列的金属板和一个金属平板；两金属板水平地固定在反应器壳体内，极间距为金属针下端点到金属平板之间的垂直距离；两极之间设阻挡介质板，阻挡介质板与两极的距离任意调节；在反应器壁上开设反应物和产物的进出口；

管-板式反应器的电极分别是一个金属管和一个金属板；金属板水平地固定在反应器壳体内，金属管垂直对准水平金属板的中心，金属管下端点到金属板之间的垂直距离为极间距；两极之间设阻挡介质板，阻挡介质板与两极的距离任意调节；反应物和载气从放电金属管进入或固定电极的反应器上端进料口进入，下端设反应产物出口；

板-板式反应器的高压极和接地电极分别为两个金属板；将两个金属板平行地固定在反应器的壳体内，两板间的垂直距离为极间距，高压极和接地极之间设阻挡介质板，阻挡介质板与两极的距离任意调节；阻挡介质设单层或多层；在反应器壁上开设反应物和产物的进出口；

以上三种带有板式电极的反应器的极间距取0.2-40mm；

上述四种反应器的壳体绝缘；

上述阻挡介质用不能和醇、载气的等离子体、醇化产物发生化学反应的绝缘材料制成，阻挡介质的总厚度取0.3-10mm。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中线-筒式反应器电极间距1-5mm；三种带有板式电极的反应器的极间距2-10mm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，上述阻挡介质的总厚度取0.5-3.0mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，上述反应器的金属管的电极直径范围为2-8mm；金属板与金属管的比值为1-20。

5.应用权利要求1、2、3或4所述装置的方法，其特征在于包括如下步骤，

第一步：将液体甲醇输入换热器，液体甲醇在换热器内受热蒸发为蒸汽，然后将蒸汽输送到等离子体反应器；

第二步：接通高压电源，在下述放电条件和进料条件下，使反应物蒸汽等离子体化产生各种带有羟基的自由基，各种羟基自由基自发复合生成不同的高碳醇和多元醇；

上述反应器中的外加高压电源放电电压取5-30kV；放电功率取5-120W；放电频率取3000-30000Hz；

上述反应中，反应温度取-20-800℃；

上述反应中，反应压力取-0.05-0.5Mpa；

上述反应中，反应物蒸汽在反应器内的停留时间取3.0×10^-4-60s；

上述反应中的载气取氧气、氮气、氢气、氩气、氦气、水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷中的一种或二种以上混合，载气和反应物的进料摩尔比取0-20。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上述反应器中的外加高压电源放电电压5-15kV，放电功率8-40W，放电频率7000-15000Hz。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上述反应中，反应温度60-500℃。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上述反应中，反应压力-0.02-0.2Mpa。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上述反应中反应物蒸汽在反应器内的停留时间6.0×10^-3-30s。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，载气和反应物的进料摩尔比0-8。