【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，本專利技術屬于電熱耦合協同催化。
技術介紹
1、在co2加氫制甲醇反應中，通常使用熱催化方法，在工業co加氫生產甲醇裝置中也使用熱催化方法。然而co2具有熱力學穩定性，導致co2加氫制甲醇反應需要在高溫高壓條件下進行，能耗高且對設備要求嚴格。在co2加氫制甲醇反應過程中，逆水煤氣變換是主要副反應，主反應是放熱反應，而逆水煤氣變換是吸熱反應。因此，高溫條件不利于甲醇生成，但低溫條件下co2轉化率和甲醇收率均較低。有鑒于此，開發溫和高效催化co2加氫制甲醇新工藝是解決甲醇生產過程能耗高、催化活性低等問題的有效手段。
2、關于co2加氫制甲醇反應催化方法的專利已有公布，中國專利cn117865775a公開了一種co2加氫制甲醇的方法，通過在固定床反應器中設置單原子催化層，將固定床的進料口與co2和氫氣源相連，將溫度上升至120-300℃，壓力上升至5-6mpa，利用原料與催化劑單原子層相接觸來提高co2的單程轉化率。中國專利cn109999743a公布了一種光電協同催化co2加氫制甲醇的實驗裝置和方法，在光催化的基礎上加以電輔助，使得電場產生的外加電壓促使光發生電子遷移，阻止光生電子和空穴復合，增加了反應所需的電子數且電催化能促進光電荷的定向傳輸，光催化彌補了電催化過程的能耗過高等問題，兩者協同作用提高反應速率。中國專利cn1580268a公布了一種co2制備甲醇的生物催化方法，將co2或co2與空氣的混合氣作為反應物，以甲烷氧化細菌細胞甲基彎菌為催化劑，使用搖
3、目前實驗室已實現的co2加氫制甲醇的催化方法主要包括熱催化、電化學催化、光電催化、光熱催化等，上述幾種方式均需在較苛刻的反應條件才能獲得較高的co2轉化率，導致反應過程能耗高、副反應嚴重、co2單程轉化率低，生產成本增加等問題。針對目前的技術現狀，本專利技術開發了一種新型簡單可行的co2制甲醇的方法。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，一方面固體催化劑在傳統加熱基礎上，通過施加直流電作用于催化劑床層，使催化劑的結構性質及其電子狀態發生改變；另一方面，通過外加電流活化co2分子，在較溫和的條件下就能達到較高的轉化率。本專利技術提出的電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法兼具操作簡單、流程短、能耗低、催化活性好等優勢。
2、本專利技術可以通過下屬技術方案實現上述目的：
3、一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，所述的催化方法為熱電耦合協同催化。將催化劑裝填至固定床反應器中，通過對催化劑床層直接施加直流電，在一定溫度和壓力下實現co2轉化為甲醇。
4、所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源的正、負極分別于催化劑的上下床層接觸；
5、所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源的導電金屬桿直接與反應氣氛接觸；
6、所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，導電金屬桿與固定床反應管之間采用聚四氟或其它絕緣材料連接；
7、所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，反應管內部催化劑與反應管接觸處裝填石英管絕緣；
8、所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電施加功率范圍在0-2.5w；
9、所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源導致的催化劑床層溫度上升范圍應控制為0-10℃；
10、基于上述電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇方法的技術要求，具體實施步驟如下：
11、(1)稱量一定質量的cuznal催化劑，催化劑目數為20-40目，并將其裝填至固定床反應管中，使催化劑在反應管中分布均勻；
12、(2)將導電金屬桿分別插入催化劑的上下床層，確保直流電源的正負極導電金屬桿插入催化劑床層中且兩者之間不接觸，存在間隙；
13、(3)在溫度為300℃的條件下，通入10％h2/n2的還原氣，保持4h；
14、(4)待還原完成后，將還原氣切換成n2，冷卻至室溫；
15、(5)待(4)完成后，將n2切換成反應氣氛(h2/co2＝3)，置換管路0.5h；
16、(6)待(5)完成后，關閉管路所有閥門，調節減壓閥至合適位置，開始加壓至3.0mpa；
17、(7)待(6)完成后，打開直流電源，設定好施加的電場功率，觀察設備飛溫情況，根據飛溫程度適當調節降低加熱溫度；
18、(8)待(7)穩定后，開始加熱至240℃，并穩定6h，待穩定后取樣分析；
19、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
20、(1)提出一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的新方法，采用直流電直接作用于催化劑床層中，提高反應的單程轉化率和甲醇選擇性，該催化方法操作簡單、流程短、能耗低、催化效果好，且獲得的co2單程轉化率高，甲醇選擇性優異；
21、(2)施加直流電源時，電流作用于催化劑床層上，使催化劑結構性質發生改變，形成更多有利于甲醇合成的cu-zno位點，同時提高催化劑穩定性，促進co2催化轉化；
22、(3)施加直流電源時，催化劑cu的電子狀態發生改變，cu+/(cu0+cu+)比例為0.7，最接近適宜甲醇生成的cu+/(cu0+cu+)比例，有效提高甲醇的選擇性；
23、(4)該催化方法效率高，技術穩定性好，能耗低，具有廣闊的工業應用前景。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，所述的催化方法是熱電耦合協同催化，將催化劑裝填至固定床反應器中，通過對催化劑床層直接施加直流電，在一定溫度和壓力下實現CO2轉化為甲醇。
2.如權利要求1所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于采用直流電源直接作用于催化劑床層，通過直流電誘導改變催化劑結構性質和電子狀態，具體操作步驟如下：
3.如權利要求1-2所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源的正、負極分別與催化劑的上下床層接觸。
4.如權利要求1-3所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源的導電金屬桿直接與反應氣氛接觸。
5.如權利要求1-4所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，導電金屬桿與固定床反應管之間采用聚四氟或其它絕緣材料連接。
6.如權利要求1-5所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，反應管內部催化劑與反應管接觸處通過石英管進行絕緣處理。>
7.如權利要求1-6所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電施加功率范圍在0-2.5W。
8.如權利要求1-7所述的一種電場驅動溫和高效催化CO2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源導致的催化劑床層溫度上升范圍應控制為0-10℃。
...【技術特征摘要】
1.一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，所述的催化方法是熱電耦合協同催化，將催化劑裝填至固定床反應器中，通過對催化劑床層直接施加直流電，在一定溫度和壓力下實現co2轉化為甲醇。
2.如權利要求1所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于采用直流電源直接作用于催化劑床層，通過直流電誘導改變催化劑結構性質和電子狀態，具體操作步驟如下：
3.如權利要求1-2所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流電源的正、負極分別與催化劑的上下床層接觸。
4.如權利要求1-3所述的一種電場驅動溫和高效催化co2加氫制甲醇的方法，其特征在于，直流...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李春山，楊強，王剛，張國梁，張鎖江，
申請(專利權)人：中國科學院過程工程研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。