介質(zhì)阻擋放電等離子體條件下甲烷轉(zhuǎn)化的特性研究.pdf

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文介質(zhì)阻擋放電等離子體條件下甲烷轉(zhuǎn)化的特性研究姓名：李陽申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：許根慧劉昌俊2001.12.1天津大學(xué)博士學(xué)位論文摘要二氧化碳作為介質(zhì)阻擋放電條件下甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的共反應(yīng)物可以促進甲烷轉(zhuǎn)化，提高甲烷轉(zhuǎn)化率，降低固相產(chǎn)物的選擇性。f實驗研究了不同反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、原料氣組成、輸入功率等因素對介質(zhì)阻擋放電條件下甲烷和二氧化碳反應(yīng)的影響。全面分析了產(chǎn)物組成，包括氣相的合成氣和氣態(tài)烴，液相的液態(tài)烴、醇

2、和酸以及水等。在實驗條件下，甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率分別在30％～65％和10％～50％之間。液態(tài)烴的選擇性、乙酸的選擇性和有機酸的總選擇性可以分別達到42w％、76w％、113w％。分析討論了產(chǎn)物中一氧化碳的來源，得到～氧化碳既來自二氧化碳的解離，也有甲烷轉(zhuǎn)化的部分貢獻，這包括了氣相反應(yīng)和表面反應(yīng)兩個過程。通過數(shù)據(jù)擬合得到了氣態(tài)烴選擇性與烴分子含碳原子數(shù)之間的冪函數(shù)關(guān)系。rl由于放電的電極材料既作為放電的電極，同時也提供了表面反應(yīng)發(fā)生的

3、表面，所以研究了不同電極材料對介質(zhì)阻擋放電條件下甲烷和二氧化碳反應(yīng)的作用。在有氦氣作為稀釋氣體條件下，分別考察了四種金屬電極對甲烷或二氧化碳反應(yīng)的影響，金屬對于甲烷轉(zhuǎn)化的活性順序是TizA1FeCu，對于二氧化碳的活性順序是AICuTiFe；但是在甲烷與二氧化碳混合進料條件下，四種金屬的區(qū)別不大。在沒有氦氣作為稀釋氣體時，不銹鋼材料條件下的甲烷Sn氧化碳轉(zhuǎn)化率較高，_氧化碳、乙烷和丙烷等氣相產(chǎn)物的選擇性較低，其余的金屬間差別不明顯√‘介

4、質(zhì)阻擋放電等離子體條件下，甲烷和二氧化碳反應(yīng)生成的等離子體聚合物附著在電介質(zhì)(石英管)的壁面，形成一層致密的薄膜。生成的筆離王簽囂盒物主要是聚酮類物質(zhì)和少量的無定型炭等。在等離子體聚合物的生成過程中，反應(yīng)生成的一氧化碳起了一定的作用。在對氣、液、固三相產(chǎn)物全面分析的前提下，探討了反應(yīng)的途徑，認為反應(yīng)主要包括氣相反應(yīng)和表面反應(yīng)兩部分。產(chǎn)物中部分一氧化碳、酸等含氧有機物、液態(tài)烴、等離子體聚合物等主要是通過表面反應(yīng)過程生成。關(guān)鍵詞：介質(zhì)阻擋放