等离子体重整甲烷—二氧化碳制合成气实验报告

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1、四川大学化学工程学院“等离子体重整甲烷—二氧化碳制合成气”实验报告学生姓名：xxxxxxxxx班级：2010级工艺x班学号：xxxxxxxxxxx实验组号：二班xx组同组姓名：xxxxxxxxxxxxxxx实验时间：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导老师：印永祥撰写实验报告时间：xxxxxxxxxxxxxxx日6四川大学化学工程学院等离子体重整甲烷—二氧化碳制合成气合成气，由组成的混合气体，是生产甲醇、合成氨、乙酸、甲酸甲酯、二甲醚等多种化学产品的重要中间体。以天然气为原料制备合成气的途径主要有甲烷水

2、蒸气重整、CH4-CO2重整。如式（1）、（2）所示，(1)(2)前者称为湿法重整，生产1molCO至少要消耗1molCH4；后者称为干法重整，由于使用CO2为碳源制备化学品，生产1molCO只需消耗1molCH4。显然，干法重整减少温室气体排放，符合低碳经济大趋势，是今后合成气生产技术发展的方向。然而，CH4和CO2均为稳定的惰性分子气体，且CH4-CO2重整制合成气反应是一个强吸热反应，该反应往往需要采用非常规手段才能获得可观的反应速率。研究表明，催化技术路线和等离子体技术路线被认为是实现CH4-CO2重

3、整最有效的手段。1实验目的[1]、认识等离子体发生方法，理解等离子体诱导化学反应的一般原理；[2]、认识气体传输一般性常识，掌握高压气瓶、减压阀、管道输送、流量控制、容器密封等化工使用方法；[3]、学习使用气相色谱采集实验数据的原理与方法，并通过数据处理获得反应转化率、选择性和收率。认识开展化工实验研究的一般方法；2实验内容[1]搭建实验流程1、原料供应控制系统，包括从钢瓶通过减压阀将气体输送到转子流量计，从流量计计量后分别送入等离子体发生器和反应器；2、等离子体发生器与电源的连接，等离子体发生器及反应装置的

4、循环冷却水连接，反应后气体产物的排出管道安装。[2]气相色谱分析原理与方法1、理解用气相色谱分析气体混合物的原理；6四川大学化学工程学院1、掌握用气相色谱分析混合气体的方法，包括取样、进样，面积归一法，外标法，校正因子等概念；2、根据气相色谱给出的各种气体的信息，使用校正因子计算混合气体中各组分的百分含量；[3]实验运行、操作及实验数据处理1、实验运行与记录，计算每次反应的转化率、选择性、收率。2、完成实验报告或论文。3实验原理热等离子体是指温度约为103~104K的部分电离气体，具有热焓值高、温度高等特点，

5、能提供了一个能量集中、温度很高的反应环境，可为强吸热反应过程提供足够的能量并加速化学反应进程。尽管甲烷和二氧化碳在常温下均为十分稳定的分子，但热力学计算表明，当温度超过1300K时，两者将发生快速的化学反应，其转化率将达到90%以上，且其产物主要是合成气。如图1所示。图1甲烷、二氧化碳体系的热力学平衡图C/H/O=1:1.6:1.2（CH4/CO2=4:6）4实验装置及流程6四川大学化学工程学院实验设备：系统，30KW等离子体发生器，等离子体反应器，气相色谱，气体输送系统，换热系统。实验消耗物料：瓶装氩气、氮

6、气、二氧化碳、各2瓶。甲烷或天然气1瓶，气体输送管道为外径12mm的天然气软管50米。氧气减压阀3个，氢气减压阀1个。实验流程如图2所示。图2热等离子体实验系统流程示意图Fig.2Schematicdiagramofexperimentalsetupwithsingle-anodethermalplasma1plasmagenerator;2feedinletring;3adiabaticfixedbedreactor;4collector;5DCpowersupply;6gaschromatograph5实

7、验步骤[1]、实验前顺着每一根气体输送管道，梳理清楚分别对应输送的气体；[2]、检查系统安全，是否有漏电、漏气、漏水等安全隐患；[3]、开启系统冷却水，检查回流口是否正常出水；[4]、开启送气系统，减压阀输出0.3MPa。调节阴极进料载气Ar为2m3/h，1atm；二阳极进气刻度分别为：CH4，0.45m3/h、N2，1m3/h（初始流量为3m3/h，后逐步调小）、CO2，1.1m3/h，表压为0.007MPa；[5]、开启等离子体放电电源，正常后，调节电流为180A；[6]、三阳极进气刻度分别为：CO2，1

8、.47m3/h、CH4，0.6m3/h，表压为0.005MPa，总流量2m3/h。6四川大学化学工程学院[7]、实验取样过程中，需一名同学戴手套捂住装置气体出口，另一名同学去的一组反应后的气体；关闭等离子放电电源，待稳定后同上去的一组反应前的气体。[8]、对上述两组气体进行气相色谱仪分析。6数据采集与处理进气刻度阴极Ar：2m3/h，1atm二阳极CH4：0.45m3/h；N2：1m3/h；CO2：