介質阻擋放電等離子體條件下甲烷轉化的特性研究.pdf

1、天津大學博士學位論文介質阻擋放電等離子體條件下甲烷轉化的特性研究姓名：李陽申請學位級別：博士專業(yè)：化學工藝指導教師：許根慧劉昌俊2001.12.1天津大學博士學位論文摘要二氧化碳作為介質阻擋放電條件下甲烷轉化反應的共反應物可以促進甲烷轉化，提高甲烷轉化率，降低固相產物的選擇性。f實驗研究了不同反應器結構、原料氣組成、輸入功率等因素對介質阻擋放電條件下甲烷和二氧化碳反應的影響。全面分析了產物組成，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，也有甲烷轉化的部分貢獻，這包括了氣相反應和表面反應兩個過程。通過數據擬合得到了氣態(tài)烴選擇性與烴分子含碳原子數之間的冪函數關系。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發(fā)生的

3、表面，所以研究了不同電極材料對介質阻擋放電條件下甲烷和二氧化碳反應的作用。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的影響，金屬對于甲烷轉化的活性順序是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氧化碳轉化率較高，_氧化碳、乙烷和丙烷等氣相產物的選擇性較低，其余的金屬間差別不明顯√‘介

4、質阻擋放電等離子體條件下，甲烷和二氧化碳反應生成的等離子體聚合物附著在電介質(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，反應生成的一氧化碳起了一定的作用。在對氣、液、固三相產物全面分析的前提下，探討了反應的途徑，認為反應主要包括氣相反應和表面反應兩部分。產物中部分一氧化碳、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過程生成。關鍵詞：介質阻擋放