微波等離子體偶聯(lián)甲烷制C2烴的研究

【摘要】： 用天然氣制取C_2烴(C_2H_2、C_2H_4等),是當今世界范圍內(nèi)的一個熱門的研究課題。我們實驗室采用微波放電產(chǎn)生等離子來偶聯(lián)甲烷轉(zhuǎn)化,是一種重要的新方法。微波放電能實現(xiàn)高的轉(zhuǎn)化率,又它是無極放電,對等離子體無污染,但它容易積碳。本論文的工作是利用矩形諧振腔式反應(yīng)器對甲烷在微波放電進行研究,主要是在低壓強下的反應(yīng)和加氫氣以消除積碳的反應(yīng),并選擇了合適的CH_4/H_2比例進行長時間的反應(yīng)。 本論文先概述了低溫等離子體制C_2的發(fā)展現(xiàn)狀,隨后對實驗所用系統(tǒng)作了簡要介紹。第三章則對等離子體進行論述。先從氣體放電原理說起,后討論在甲烷偶聯(lián)中常用的等離子體的生成方法、等離子體的特征參量等等。 第四章是對我們實驗室所用的產(chǎn)生等離子體方法—微波等離子體作了專門介紹。主要介紹了理論模型,氣體擊穿和穩(wěn)態(tài)放電三個方面,從理論上說明了氣體壓強與微波最小擊穿場強的關(guān)系及維持放電時的情況。 第五章為實驗部分,先研究了在低氣壓時甲烷的轉(zhuǎn)化規(guī)律,壓強從47Pa到5000Pa,考查了反應(yīng)與氣壓的影響。后在常壓下加氫氣后以消除積碳,并選擇合適的比例(n(CH_4)/n(H_2)=1/4)實現(xiàn)長時間的反應(yīng)(30分鐘),研究了隨時間的變化反應(yīng)的情況,結(jié)果很好。 最后,從粒子的碰撞理論、熱力學(xué)中分子的鍵能和粒子的亞穩(wěn)態(tài)理論角度出發(fā),認為此化學(xué)反應(yīng)過程包括高能活性粒子的形成和產(chǎn)物的生成兩個階段。 本文從理論和實驗兩個方面對微波等離子體偶聯(lián)甲烷制C2進行了研究。 【關(guān)鍵詞】：微波等離子體 甲烷 C_2烴 轉(zhuǎn)化率 選擇性 積碳 長時間
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TN015
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 課題背景7-11
• 1.2 本文的主要內(nèi)容11-14
• 第二章矩形波導(dǎo)微波化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)簡介14-22
• 2.1 微波功率源15
• 2.2 微波傳輸系統(tǒng)15-16
• 2.3 微波功率的控制與測量16-19
• 2.4 微波化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)19-21
• 2.5 多種終端參數(shù)測控系統(tǒng)21-22
• 第三章氣體放電及等離子體理論22-32
• 3.1 氣體放電原理22-23
• 3.2 氣體放電生成等離子體的方法23-26
• 3.3 等離子體的主要特征量26-30
• 3.4 等離子體判據(jù)30-31
• 3.5 等離子體鞘31-32
• 第四章 微波等離子體32-42
• 4.1 理論模型32-34
• 4.2 微波氣體擊穿34-40
• 4.3 穩(wěn)態(tài)微波放電40-42
• 第五章 反應(yīng)條件對甲烷偶聯(lián)反應(yīng)的影響42-49
• 5.1 低壓強下反應(yīng)42-46
• 5.2 加氫氣后甲烷在常壓下的反應(yīng)46-49
• 第六章 甲烷偶聯(lián)制C2 烴原理探討49-61
• 6.1 分子碰撞理論49-57
• 6.2 甲烷偶聯(lián)過程中的微觀過程的探討57-61
• 結(jié)束語61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-66

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