[发明专利]沼气全组分低温等离子体催化制备甲醇的方法

说明书

本发明提供一种沼气全组分低温等离子体催化制备甲醇的方法，将脱硫处理后的沼气与水蒸气混合，得到混合气，在催化剂存在的条件下，于低温等离子体反应器中200℃～300℃、常压下，反应得到合成气，再制备得到甲醇。本发明在大气压和低温下即可以实现甲烷二氧化碳转化合成气制备甲醇，能够提高催化剂的稳定性，使反应条件更加温和；与甲烷二氧化碳干重整技术相比，本发明中加入水可以减少积碳生成，可调节H₂与CO的比例，更加适合费托合成与羰基合成；本发明中沼气全组分转化，完全利用甲烷以及尽可能多的利用二氧化碳，对于有效实现甲烷和CO₂的资源利用以及环境保护方面有着重要意义。

技术领域

本发明涉及甲醇制备技术领域，具体地，涉及一种沼气重整制备合成气的方法，更具体地，涉及一种利用沼气重整和低温等离子体技术联用的手段在大气压和低温下即可以实现甲烷二氧化碳转化合成气制备甲醇的新方法。

背景技术

沼气工程技术是对有机废弃物污染的治理和开发可持续可再生能源的新的有效技术。目前我国有1000多座大中型沼气工程，从环境和经济角度来看，利用沼气为原料制取一种新的清洁能源对于整个人类社会是积极有益的。

沼气除含有甲烷和二氧化碳主要组分外，还含有少量H₂、H₂S、N₂和NH₃等杂质，其中甲烷含量大约40％～70％，二氧化碳含量大约30％～60％。燃烧发电是目前沼气利用的主要途径。沼气燃烧也会产生大量的二氧化碳温室气体。近年来关于甲烷二氧化碳重整转化合成气制甲醇的研究越来越多，但是二氧化碳尤其是甲烷都是化学性质非常稳定的物质，热力学分析表明，沼气中的甲烷和二氧化碳重整反应是强吸热反应，只有当反应温度高于600℃时，才能产生合成气。目前现有技术中普遍都通过高温热催化重整反应来产生合成气，且高温条件下催化剂极易积碳失活，而研制出一种高效低温转化催化剂也相当困难。因此，需要找寻一种可以反应条件更加温和，同时缓解二氧化碳重整反应过程中的积碳问题的转化合成气方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种沼气全组分低温等离子体催化制备甲醇的方法，将脱硫处理后的沼气与水蒸气混合，得到混合气，在催化剂存在的条件下，于低温等离子体反应器中200℃～300℃、常压下，反应得到合成气，再制备得到甲醇。

由于沼气重整是一种强吸热反应，存在反应温度高以及催化剂易积碳失活等问题，而本发明发现低温等离子体技术则可以解决上述问题，通过沼气重整和低温等离子体技术联用的手段在大气压和低温下即可以实现甲烷二氧化碳转化合成气制备甲醇的反应。利用低温等离子体技术使反应条件更加温和，同时引入水与甲烷二氧化碳反应，既可以缓解二氧化碳重整反应过程中的积碳，又可以很容易的调整H₂与CO的比例，达到符合甲醇合成和费托合成(H₂)/(CO)摩尔比为2.2左右的最理想的比例。

优选地，所述混合气中水蒸气与甲烷的物质的量比为0.55～5.55。

更优选地，所述混合气中水蒸气与甲烷的物质的量比为1.67。

优选地，所述低温等离子体反应器反应温度为300℃，空速为300min^-1。

优选地，所述脱硫处理后的沼气中H₂S体积含量＜1.0ppm。

具体地，所述沼气中CH₄含量为50体积％-70体积％，CO₂含量为30体积％-50体积％。