【技术实现步骤摘要】
本技术涉及碳材料生产领域，具体涉及一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置。
技术介绍
1、进入21世纪以来，伴随着石油资源的日益枯竭，各国相继进入了“后石油时代”，如何高效地利用在页岩气中储量丰富的低碳烷烃成为近年来催化领域中的研究热点。低碳烷经转化制取高附加值的烯烃是一条低成本、高原子经济性以及绿色环保的非石油路线而备受关注，已知有甲烷氧化偶联制备烯烃、乙烷和丙烷氧化脱氢制备相应的烯烃、丁烷和戊烷脱氢制备多种烯烃等。
2、乙烷是天然气中含量第二丰富的组分，但很难氧化获得有附加值的化学物质，而在其直接催化氧化过程中，通常需要高温条件，耗费大量的能量，在现有的乙烷转化技术中，热裂解是一项比较成熟的技术，但其成本高，能源消耗大，且在乙烯生产中会释放co2。乙烷转化过程中沉积的大量副产物碳极易导致催化反应进程中催化剂失活，碳产物的难再利用等问题也是一种资源的浪费。
技术实现思路
1、本技术所要解决的技术问题是提供一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，以克服上述现有技术中的不足。
2、本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，包括反应釜、阳极电极、阴极电极、高温参比电极、进气管和集流体；所述反应釜盛放熔盐，所述反应釜内沿竖向布置有隔板，所述隔板的两端分别位于反应釜内熔盐液面以下和以上，所述隔板的下端与所述反应釜的釜底之间具有间隙；所述阳极电极布置在隔板一侧的熔盐液面以下，所述阴极电极和高温参比电极布置在隔板另一侧的熔盐液面以下；
3、在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
4、进一步，所述进气管出气端与所述阳极电极位于同一水平面，或者不低于所述阳极电极所在的水平位置；所述进气管与所述阳极电极表面的距离不超过1cm。
5、进一步，阳极电极为片状、网状、泡沫金属结构或多孔结构。
6、进一步，阴极电极为片状、网状、泡沫金属结构或多孔结构。
7、进一步，集流体通过螺栓与釜盖相固定。
8、进一步，所述进气管连接乙烷供给端的一端还连接惰性气体气源。
9、进一步，所述反应釜的釜盖上贯穿设置三根集流体，分别与阳极电极、阴极电极和高温参比电极相连；所述釜盖上设置有进气口和出气口，所述进气管固定于进气口处。
10、进一步，反应釜包括：釜体、釜盖、顶座和炉体，釜体布置在炉体内，顶座封盖着炉体的炉口，釜盖封盖着顶座的顶口；釜体内具有熔盐，阳极电极、阴极电极和高温参比电极位于釜体内熔盐液面以下。
11、进一步，釜盖与顶座通过铰链相连。
12、进一步，釜盖内具有冷却管，釜盖上设置与冷却管相连接的进水口和出水口。
13、本技术的有益效果是：
14、在含有氧离子的低温熔盐中，通过阳极电极、阴极电极、高温参比电极组成三电极体系，经进气口向进气管内导入乙烷和惰性气体的混气，而进气管内的乙烷流向阳极电极表面，采用恒电位电解，以使碳酸根或氧离子首先在阳极电极发生氧化反应，产生高氧化活性的活性氧，在阳极电化学氧化乙烷，生成乙烯、h2和co2，co2被熔盐中的氧离子原位捕获形成可溶性碳酸盐离子，然后通过扩散作用到达阴极电极表面并被电化学还原为固体碳，实现了碳沉积与h2生成之间的空间隔离，co2完全以固体碳的形式固定，避免了co2的排放。
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1.一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，包括：反应釜(1)、阳极电极(2)、阴极电极(3)、高温参比电极(4)、进气管(5)和集流体(6)；所述反应釜(1)盛放熔盐，所述反应釜内沿竖向布置有隔板(121)，所述隔板(121)的两端分别位于反应釜(1)内熔盐液面以下和以上，所述隔板(121)的下端与所述反应釜(1)的釜底之间具有间隙；所述阳极电极(2)布置在隔板(121)一侧的熔盐液面以下，所述阴极电极(3)和高温参比电极(4)布置在隔板(121)另一侧的熔盐液面以下；所述阳极电极(2)、阴极电极(3)和高温参比电极(4)均位于所述隔板(121)下端的上方；所述进气管(5)的进气端连接乙烷气源，出气端位于熔盐液面以下，并延伸至靠近阳极电极(2)表面。
2.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述阳极电极(2)为片状、网状、泡沫金属结构或多孔结构。
3.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述阴极电极(3)为片状、网状、泡沫金属结构或多孔结构。
4.根据权利要求
5.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述进气管(5)连接乙烷供给端的一端还连接惰性气体气源。
6.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述反应釜(1)的釜盖(110)上贯穿设置三根集流体(6)，分别与阳极电极(2)、阴极电极(3)和高温参比电极(4)相连；所述釜盖(110)上设置有进气口(111)和出气口(112)，所述进气管(5)固定于进气口(111)处。
7.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述反应釜(1)包括：釜体(120)、釜盖(110)、顶座(130)和炉体(140)，所述釜体(120)布置在所述炉体(140)内，所述顶座(130)封盖着所述炉体(140)的炉口，所述釜盖(110)封盖着所述顶座(130)的顶口。
8.根据权利要求7所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述釜盖(110)与顶座(130)通过铰链(150)相连。
9.根据权利要求7所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述釜盖(110)内具有冷却管，所述釜盖(110)上设置与冷却管相连接的进水口(113)和出水口(114)。
...【技术特征摘要】
1.一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，包括：反应釜(1)、阳极电极(2)、阴极电极(3)、高温参比电极(4)、进气管(5)和集流体(6)；所述反应釜(1)盛放熔盐，所述反应釜内沿竖向布置有隔板(121)，所述隔板(121)的两端分别位于反应釜(1)内熔盐液面以下和以上，所述隔板(121)的下端与所述反应釜(1)的釜底之间具有间隙；所述阳极电极(2)布置在隔板(121)一侧的熔盐液面以下，所述阴极电极(3)和高温参比电极(4)布置在隔板(121)另一侧的熔盐液面以下；所述阳极电极(2)、阴极电极(3)和高温参比电极(4)均位于所述隔板(121)下端的上方；所述进气管(5)的进气端连接乙烷气源，出气端位于熔盐液面以下，并延伸至靠近阳极电极(2)表面。
2.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述阳极电极(2)为片状、网状、泡沫金属结构或多孔结构。
3.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述阴极电极(3)为片状、网状、泡沫金属结构或多孔结构。
4.根据权利要求1所述的一种中低温氧化乙烷制乙烯和高值碳的装置，其特征在于，所述集流体(6)通过螺栓与釜盖(110)相固定。
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【专利技术属性】
技术研发人员：周静，万婷婷，洪标，
申请(专利权)人：默特瑞武汉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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