滑動弧放電等離子體轉(zhuǎn)化甲烷研究.pdf

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

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。本論文采用滑動弧放電等離子體技術，對CH4分解、CH4H2O轉(zhuǎn)化、CH4CO2轉(zhuǎn)化和CH4CO2H2O轉(zhuǎn)化反應進行了研究。在純CH4等離子體反應中，得到的優(yōu)化反應器尺寸為噴嘴內(nèi)徑0.1mm、噴嘴與電極之間的距離13mm、不對稱電極（上弧41、下弧76）、不添加任何填充物；在優(yōu)化反應器的基礎上，同時考察了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的反應條件下，CH4最高轉(zhuǎn)化率為43.4%，對應的C2烴收率、選擇性和反應比能耗分別為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，增強放電的穩(wěn)定性，但反應比能耗增高。CH4H2O轉(zhuǎn)化反應得到的優(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、收率和反應比能耗分別為90.1%、47.8%和1.56kJmmol1；CH4CO2轉(zhuǎn)化反應中，CO2的加入有利于抑制積碳的生成，反應的主要產(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。關鍵詞關鍵詞：滑動弧放電甲烷等離子