滑動(dòng)弧放電等離子體轉(zhuǎn)化甲烷研究.pdf

1、滑動(dòng)弧放電等離子體轉(zhuǎn)化滑動(dòng)弧放電等離子體轉(zhuǎn)化甲烷甲烷研究研究MethaneConversionusingGlidingArcDisgePlasma學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝研究生：胡爽慧指導(dǎo)教師：王保偉副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一二年五月摘要CH4是自然界中較穩(wěn)定的有機(jī)化合物之一，很難被活化。傳統(tǒng)CH4轉(zhuǎn)化方法，存在能量消耗大、對(duì)設(shè)備要求高，難以避免產(chǎn)物深度氧化等缺點(diǎn)。滑動(dòng)弧放電等離子體具有非平衡等離子體和熱等離子體的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)擁有高度的非平

2、衡性及高的電子溫度和密度，是能量利用率較高的一種等離子體技術(shù)。本論文采用滑動(dòng)弧放電等離子體技術(shù)，對(duì)CH4分解、CH4H2O轉(zhuǎn)化、CH4CO2轉(zhuǎn)化和CH4CO2H2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)行了研究。在純CH4等離子體反應(yīng)中，得到的優(yōu)化反應(yīng)器尺寸為噴嘴內(nèi)徑0.1mm、噴嘴與電極之間的距離13mm、不對(duì)稱電極（上弧41、下弧76）、不添加任何填充物；在優(yōu)化反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，同時(shí)考察了CH4Ar摩爾比、氣體總流量、輸入電壓和電極間距等因素對(duì)CH4轉(zhuǎn)化影響。在

3、氣體總流量66mLmin1、輸入電壓22V及電極間距4mm的反應(yīng)條件下，CH4最高轉(zhuǎn)化率為43.4%，對(duì)應(yīng)的C2烴收率、選擇性和反應(yīng)比能耗分別為37.8%、87.2%和2.09kJmmol1；加入H2氣后，可以使C2烴選擇性接近100%，減少積碳的生成，增強(qiáng)放電的穩(wěn)定性，但反應(yīng)比能耗增高。CH4H2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)得到的優(yōu)化條件為CH4Ar摩爾比0.23、氣體總流量74mLmin1、輸入電壓26V、水汽比0.47。CH4轉(zhuǎn)化率最高為53.1%

4、、C2烴選擇性、收率和反應(yīng)比能耗分別為90.1%、47.8%和1.56kJmmol1；CH4CO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，CO2的加入有利于抑制積碳的生成，反應(yīng)的主要產(chǎn)物為CO、H2和C2烴，H2CO摩爾比主要受CH4CO2摩爾比的影響；CH4CO2H2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，隨著水蒸汽加入量的增多，CH4轉(zhuǎn)化率降低，CO2轉(zhuǎn)化率先增大后減小。與CH4CO2轉(zhuǎn)化相比，CH4CO2H2O轉(zhuǎn)化能夠得到較高的CH4和CO2轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：滑動(dòng)弧放電甲烷等離子