探究介质阻挡放电等离子体转化甲烷的研究

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1、曛熟剽⑨天洋大謦硕士学位论文_两啊啊翻l矗

2、圆-喁IM匹■■_学科专业：化学工艺作者姓名：任树强指导教师：李永红教授1-^j1—L2．芏r丌Pb‘LH^2006年6月中文摘要石油资源的日趋短缺使人们对世界大储量能源天然气的开发利用越来越重视。甲烷(cn4)是天然气的主要成份，随着石油资源的减少，以天然气为原料替代石油资源的基本有机化工合成路线具有深远的战略意义。等离子体技术作为一种非常规技术在甲烷化学转化研究中受到越来越多的重视。介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电，是一种低温非平衡等离子体技术。本论文针对在介质阻挡放电等

3、离子体条件下甲烷转化反应，研究了电场参数及反应参数对反应的影响规律，探索了不同反应条件下能量消耗的特点，研究甲烷的转化率及各种产物选择性、收率随气体流量或外加电场变化的规律，研究积炭的特征及产生的规律；探讨了等离子体条件下甲烷转化的反应机理，从而为等离子体反应器的设计与操作提供理论基础。研究发现在介质阻挡放电条件下，甲烷转化反应的产物包括：氢气，乙烷、丙烷，积炭，少量乙烯、乙炔。添加氢气后，产物主要为氢气、乙烷、丙烷，积炭。随着甲烷流量的增大，cH4的转化率、乙烷的选择性、丙烷的选择性都随之降低，能量效率随着反应物流量的增大而线性递增；

4、CH4的转化率随功率增大而增大，而c21t6和C3H8的选择性随功率增大而降低，氢气的选择性随输入功率增加而增加，C2H6和C3H8的收率随功率增大而缓慢增加；随着反应的长时间进行，在长达1．5小时的连续反应中，甲烷的转化率缓慢的增大：随着原料气cH4，H2比值增大，CH4的转化率随之减小，而C2H6的选择性、收率却随之增大；改变反应器的有效体积使能量效率发生改变；透射电镜表征生成的积炭，发现多为不规则的积炭，只有少量形成碳纤维。分别在不同材料的外电极情况下对比研究发现，甲烷的转化率，乙烷、丙烷的选择性，收率稍有不同。关键词：介质阻挡放

5、电，等离子体，甲烷转化，能量效率，积炭Petroleumisgraduallydecreasing．Therefore，moreandmoreattentionandevaluationhavebeenfocusedonnaturalgasthatiSresevedmuchmoreintheworldthanpetroleum．Methane，asamajorcomponent，hasbeenpaidmoreattentionforseveraldecades．Withthelackofcrudeo．1．thedevelopmentof

6、naturegasutilizationforproducingchemicalshasalongtermstrategyinfluence．Plasmatechnologyservedasanunconventionalcatalysishasbeenwidelyusedinmethaneconversion．Dielectric—barrierdischarges(DBD)compriseaspecificinsulativedielectricofgaseousdischargesthattypicallyoperateinthe

7、near-atmosphericpressurerange．Dielectric-barrierdischargeisakindofnon—equilibriumcoldplasma．Characteristicsofmethaneconversionusingdielectric-barrierdischargeplasmaswerestudiedinthispaper．Inthispaper,bothreactionsofCl-htoproducehydrocarbonsandconversionofCH4andH2tohydroc

8、arbonsthroughdielectric-barrierdischargeofnonequilibriumplasmareactionwerestudied．Theeffectofparametersoftheelectricfieldandreactionconditionsbothreactionsandthecharacteristicsofenergyconsumptionunderdifferenttechnologyconditionswereinvestigated．Theconversionofell4，yield

9、andselectivityofhydrocarbonsunderdifferentflowrateandelectricfieldwereinvestigated．Thecharacteristicsof