在直流放電等離子體中甲烷轉(zhuǎn)化為碳二烴的研究

【摘要】：在目前世界石油資源日益減少的情況下,天然氣的轉(zhuǎn)化研究成為一個熱點。本課題利用等離子體技術(shù)轉(zhuǎn)化天然氣(甲烷),生產(chǎn)乙烯、乙炔等碳二烴,研究有重要的科學意義和應用前景。 本文研究了在直流放電條件下甲烷等離子體轉(zhuǎn)化為碳二烴的規(guī)律。實驗采用光電光譜技術(shù)檢測甲烷的分解和碳二烴的形成。甲烷成分的變化,以2.3μm左右的譜線強度作為標志;碳二烴選用3.2μm左右的譜線作為標志。實驗還測量了甲烷在直流放電等離子體中的分解中間產(chǎn)物H~(?)(654.3nm)及CH~(?)(431.25nm)自由基的發(fā)射光譜。比較了純甲烷和天然氣在直流放電等離子體中的分解規(guī)律 研究發(fā)現(xiàn):甲烷的壓力與電流密度對甲烷的分解和碳二烴的形成有較復雜的影響;甲烷的分解可以分為三個階段:甲烷的強烈分解區(qū)、過渡區(qū)和準平衡區(qū);甲烷的分解快速短暫,需要的電場強度高,在1分鐘內(nèi)甲烷的主要分解過程已經(jīng)完成;而碳二烴的形成相對緩慢,在3分鐘左右達到飽和,且不宜在強電場區(qū)聚合。這說明直流放電等離子體對甲烷的分解是非常有效的,而要形成碳二烴,則要有合適的時間使分解的自由基和原子有足夠的碰撞次數(shù)才能實現(xiàn)。這就指導我們在以后的反應器設計中,可以將甲烷的分解和碳二烴的形成在時間上或空間上分開,保證各自最佳的工作條件。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 天然氣 等離子體 碳二烴 光譜分析
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：O621.2
【目錄】：

• 前言9-11
• 第一章 天然氣11-16
• 1.1 天然氣的概念11
• 1.2 我國天然氣資源的分布11
• 1.3 天然氣的分類11-12
• 1.3.1 按油氣藏分類來分11-12
• 1.3.2 按烴類的組分來分12
• 1.4 天然氣的物理化學性質(zhì)12-14
• 1.4.1 天然氣的物理性質(zhì)及組分12-13
• 1.4.2 實驗所用天然氣的性質(zhì)13-14
• 1.5 天然氣的應用14-16
• 1.5.1 天然氣的間接轉(zhuǎn)化14
• 1.5.2 天然氣的直接轉(zhuǎn)化14-16
• 第二章 等離子體和等離子體化學16-26
• 2.1 等離子體16
• 2.2 等離子體的生成16-18
• 2.2.1 自然界中的等離子體16-17
• 2.2.2 人為發(fā)生的等離子體17-18
• 2.3 等離子體的判據(jù)18-20
• 2.3.1 德拜屏蔽18
• 2.3.2 朗繆爾振蕩18-19
• 2.3.3 等離子體參量19-20
• 2.3.4 等離子體判據(jù)20
• 2.4 等離子體的特征20-21
• 2.4.1 粒子密度和電離度20-21
• 2.4.2 粒子溫度21
• 2.5 等離子體的分類21-23
• 2.5.1 按體系溫度來分22
• 2.5.2 按照產(chǎn)生電離的不同放電方式來分22-23
• 2.6 等離子體的診斷23-24
• 2.7 等離子體化學24
• 2.8 等離子體的應用24-26
• 第三章 輝光放電等離子體26-32
• 3.1 主要放電形式26-27
• 3.2 輝光放電27-32
• 3.2.1 等離子體中的碰撞過程27-29
• 3.2.2 輝光放電的特性29-30
• 3.2.3 輝光放電等離子體中發(fā)生的反應30-32
• 第四章 光譜及其測量32-38
• 4.1 能態(tài)與激勵32-35
• 4.1.1 原子的能態(tài)32-33
• 4.1.2 分子的內(nèi)能33
• 4.1.3 等離子體輻射33-35
• 4.1.4 激勵方式35
• 4.2 光譜的測量35-36
• 4.2.1 譜線強度35
• 4.2.2 譜線強度的影響因素35-36
• 4.3 幾種物質(zhì)的特征譜線36-38
• 4.3.1 甲烷及碳二烴的光譜36-37
• 4.3.2 氫的光譜37
• 4.3.3 自由基的光譜37-38
• 第五章 實驗設計及實驗結(jié)果38-55
• 5.1 實驗參數(shù)的選擇38-43
• 5.1.1 甲烷等離子體的發(fā)生方法38
• 5.1.2 壓力的選擇38
• 5.1.3 真空系統(tǒng)38-39
• 5.1.4 放電管39-40
• 5.1.5 光譜的產(chǎn)生及測量40-43
• 5.2 實驗流程43-45
• 5.3 實驗結(jié)果45-53
• 5.3.1 甲烷的分解規(guī)律45-48
• 5.3.2 碳二烴的生成規(guī)律48-51
• 5.3.3 氫自由基的形成規(guī)律51-52
• 5.3.4 次甲基的形成規(guī)律52-53
• 5.4 結(jié)論53-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

低溫非平衡甲烷等離子體發(fā)射光譜診斷    羅利霞

基于PCVD法間歇生長模式下納米金剛石膜的制備研究    姜宏偉

甲烷等離子體化學利用及其對新世紀能源、環(huán)境和化工的影響    張月萍,劉昌俊,許根慧

等離子體技術(shù)在天然氣化工中的應用    王保偉,許根慧,劉昌俊

低溫等離子體催化甲烷轉(zhuǎn)化的工藝研究進展    王達望,馬騰才,崔錦華

交流非平衡等離子體裂解甲烷制C_2烴    印永祥,戴曉雁,張澤敏,溫才文

甲烷單加氧酶的催化反應機理研究    陳建波,夏春谷,辛嘉英,崔俊儒,李樹本

多功能微波等離子體化學反應裝置及其應用    胡征,王喜章,吳強,徐華,苗水,陳懿

等離子體催化轉(zhuǎn)化甲烷的研究進展    代斌,張秀玲,宮為民,何仁

甲烷等離子體偶聯(lián)合成碳二烴反應過渡態(tài)和反應途徑的理論研究    楊恩翠,郝金庫,王保偉,許根慧

冷等離子體作用下CH_4-CO_2轉(zhuǎn)化制合成氣    李明偉,劉昌俊,許根慧

低溫等離子體在CF/樹脂基復合材料中的應用    彭靜,張軍,蹇錫高,顧彪

塑料樹脂紅外標準光譜庫的創(chuàng)建與應用    王巖,紀雷,王英杰,劉心同,牛增元,杜恒清

蘆薈中蒽醌類物質(zhì)的提取研究    周建青;郭珍;李林;

基于TG-FNIR聯(lián)用分析的農(nóng)業(yè)固體廢棄物熱解特性研究    牛廣路;薛勇;楊少鵬;

聯(lián)苯共聚酯液晶的合成    徐衡

W-ThO_2電極材料的研究進展    王發(fā)展,張暉,丁秉鈞

W-La_2O_3電極材料的研究進展    陳文革,丁秉均,張暉

等離子體電弧數(shù)值模擬的研究進展    殷鳳良;胡繩蓀;高忠林;趙立志;

射頻濺射法鍍LD腔面光學薄膜的工藝研究    鄒德恕,徐晨,魯鵬程,杜金玉,崔碧峰,舒雄文,劉瑩,沈光地

離子鍍光學薄膜的等離子體物理過程    楊國偉

磁約束環(huán)電子回旋共振激發(fā)穩(wěn)態(tài)等離子體的不同形態(tài)    余弈;許敏;王俊;聞一之;俞昌旋;

磁約束核聚變與托卡馬克等離子體加熱    梁立振;胡純棟;

采用PIC法SF_6/N_2混合氣體中絕緣子沿面放電特性仿真    張憲標;汪沨;樂孟常;戴濤;

RF-PECVD聚合類聚乙烯氧(PEO-like)薄膜的蛋白質(zhì)吸附性研究    胡文娟;謝芬艷;付亞波;陳強;翁靜;

甲烷介質(zhì)阻擋放電轉(zhuǎn)化的研究    王保偉;楊寬輝;嚴義剛;劉永衛(wèi);許根慧;

等離子體聚合胺基功能薄膜及其細胞吸附性研究    謝芬艷;胡文娟;翁靜;陳強;

低氣壓高頻輝光放電等離子體的特性    李沛;劉文正;李成柳;崔杰;

空心陰極等離子體電子槍的實驗研究    李文旭;鄢揚;傅文杰;謝輝;吳堅強;

等離子體降解磷酸三丁酯動力學分析    王心亮;賈臻;肖國林;

低溫等離子體在聚合物材料中的應用    王德禧;

介質(zhì)阻擋放電降解甲基紫廢水及尾氣中NO_x的光譜分析及機理研究    王興權(quán)

雷電沖擊電壓下兩相體放電特性研究    鄧鶴鳴

基于表面波驅(qū)動的等離子體天線及其陣列技術(shù)研究    李學識

新型橫向極板電除塵器研究    依成武

低溫等離子體催化氧化甲烷合成甲醇的應用基礎(chǔ)研究    陳琳

晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣的基礎(chǔ)研究    魏永剛

含水無機物/熱固性樹脂復合材料的制備及阻燃性能研究    秦麟卿

等離子體與CuO/TiO_2/γ-Al_2O_3催化體系協(xié)同脫除NO研究    李惠娟

常壓等離子體聚合共軛聚合物熒光納米顆粒的研究    楊平

折疊型雙脈沖—長脈沖調(diào)制器及其激光觸發(fā)技術(shù)研究    殷毅

用于飛機的水性脫漆劑的研究    許海東

微弧氧化制備功能性陶瓷膜的研究    孫海燕

大氣壓等離子體在處理廢氣方面的應用與研究    陳成

等離子體噴涂射流的數(shù)值模擬    胡海燕

雙核Cu（Ⅱ）催化劑的制備及其性能的研究    周燦洪

連續(xù)弧等離子點火電源技術(shù)研究    陳明敏

液體電極沿面放電等離子體滅活大腸桿菌的研究    王天威

DBD等離子體降解活性炭吸附的五氯酚及再生活性炭研究    汪星星

線筒式脈沖電暈放電對混合VOCs降解的研究    那剛

等離子體改性聚乙烯浸潤性的老化過程研究    郝寅虎

含納米金剛石的復合鎳刷鍍層的摩擦學特性    冶銀平,陳建敏,徐康,陸松巖

一種新型的減摩耐磨復合電鍍層    閻逢元，張緒壽，薛群基，徐康

He-Ne激光器旁側(cè)光譜強度與激光輸出功率的關(guān)系    孫萍,張仲秋,汪華英,王海燕

介質(zhì)阻擋無聲放電中電子溫度和電子能量分布的探極診斷    凌一鳴,徐建軍

等離子體特性的靜電探針測量技術(shù)    陶孟仙

離子刻蝕技術(shù)現(xiàn)狀與未來發(fā)展    任延同

輝光等離子體輔助化學氣相沉積低溫合成金剛石薄膜的研究    趙慶勛,董麗芳,傅廣生,尚勇,楊景發(fā)

微波等離子體化學氣相沉積β-C_3N_4超硬膜的研究    張永平,顧有松,常香榮,田中卓,時東霞,馬立平,張秀芳,袁磊

甲烷等離子體化學利用及其對新世紀能源、環(huán)境和化工的影響    張月萍,劉昌俊,許根慧

射頻輝光放電等離子體的電探針診斷    林揆訓，余云鵬，林璇英，王洪

三級差分抽氣分子束質(zhì)譜裝置的研制及氧、氫等離子體的分子束質(zhì)譜診斷    劉佳宏

高氣壓直流輝光放電及其等離子體化學氣相沉積金剛石厚膜的生長特性與應用研究    姜志剛

非平衡等離子體強化甲烷轉(zhuǎn)化制碳二烴過程研究    程文

摻硼濃度對間歇法生長硼摻雜納米金剛石膜的影響    姜兆炎;彭鴻雁;姜宏偉;尹龍承;胡巍;

溫度對高甲烷含量下直流熱陰極PCVD法制備納米金剛石膜的影響    吳春雷;鄭友進;王明磊;張軍;姜宏偉;劉艷鳳;

直流熱陰極PCVD法間歇生長模式制備金剛石膜    姜宏偉;黃海亮;賈相華;尹龍承;陳玉強;彭鴻雁;

微型ICP激發(fā)源激發(fā)性能測試研究    宋海軍

基于直流電暈放電氧化/還原氛圍下的自由基電化學行為研究    鄒芳

微波誘導甲烷在活性炭/碳化硅上直接轉(zhuǎn)化制C_2烴    張勁松,曹麗華,楊永進

丙烯酶催化氧化制取環(huán)氧丙烷—活細胞包埋法制備、再生固定化生物催化劑    高燦柱,李樹本,寧治中,繆德塤

丙烯酶催化氧化制取環(huán)氧丙烷的研究—甲烷菌細胞的吸附固定化    高燦柱,李樹本,寧治中,繆德塤

甲烷二氧化碳轉(zhuǎn)化制備富含一氧化碳合成氣    孫希賢,李新民,李建華,范業(yè)梅,徐恒泳,蘇玉,史克英,徐國林,黃仁才,周佩珩,劉金香

脈沖電暈等離子體下甲烷偶聯(lián)反應研究(Ⅲ)──金屬氧化物的多相催化作用    朱愛民,張秀玲,宮為民,張報安

甲烷生物催化氧化制甲醇——幾種化學物質(zhì)對Methylosinus trichosporium 3011甲醇累積的影響    尉遲力;繆德塤;李樹本;

等離子體技術(shù)在分子篩催化中的應用    李明偉,劉昌俊,許根慧

氧泵型催化膜反應器中甲烷氧化偶聯(lián)反應(Ⅰ)——氧泵型催化膜的制備及其反應性能    國秀梅,陳洪鈁

低溫等離子體化學    李學丹;

低溫等離子體應用于甲烷的直接轉(zhuǎn)化    朱愛民,師華,宮為民,張報安,阮桂色

等離子體技術(shù)在天然氣化工中的應用    王保偉,許根慧,劉昌俊

等離子體催化轉(zhuǎn)化甲烷的研究進展    代斌,張秀玲,宮為民,何仁

提高天然氣改質(zhì)成合成氣轉(zhuǎn)化率的等離子體工藝    

可直接使甲烷轉(zhuǎn)化的催化劑    丁明;

甲烷無氧芳構(gòu)化的熱力學研究    姚本鎮(zhèn);陳瑾;劉殿華;房鼎業(yè);

微波加熱在甲烷催化轉(zhuǎn)化過程中的應用    徐云鵬,田志堅,徐竹生,徐金光,王軍威,林勵吾

天然氣制低碳烯烴研究進展    苑慧敏;張永軍;張志翔;王湛;

甲烷直流放電等離子體中氫自由基形成規(guī)律研究    周引穗;焦博;高愛華;陸治國;

車載燃料重整技術(shù)的研究與展望    鄧福山;紀常偉;何洪;

甲烷轉(zhuǎn)化為C_2烴的新型催化劑    趙華明;

等離子體轉(zhuǎn)化天然氣和水制甲醇    王保偉;許根慧;

基于等離子體注入技術(shù)的復合表面處理    田修波;Paul K.Chu;楊士勤;

一種高效等離子體腔體的開發(fā)    劉華;張凱;

HL-2A歐姆和ECRH條件下的能量約束數(shù)據(jù)庫的建立及分析    董春鳳;崔正英;楊青巍;季小全;周航宇;馮北濱;李偉;孫紅娟;李永高;

低壓直流輝光等離子體的放電特性    茅衛(wèi)紅;張慧云;陳宏;

功能材料制備中的等離子體發(fā)光與過程選控    方容川;常超;廖源;崔景彪;

ECR等離子體和PLA等離子體相互作用的研究    丁大宇;孫劍;許寧;應質(zhì)峰;吳嘉達;

激光吹氣技術(shù)在HL-2A托卡馬克上的應用    張鵬;黃淵;孫平;傅炳忠;盧杰;丁玄同;

用等離子體筆對微生物病菌的殺滅和治療濕疹皮膚病研究    趙玲利;劉才;王守國;

微波同軸表面波等離子體鍍膜設備    任兆杏;張俊彥;王舟;任炟;

“選擇活化”、“定向轉(zhuǎn)化”使甲烷升值    

全市第一家天然氣雙燃料汽車加氣站投入使用    記者 丁永宏通訊員 戴峰 胡芬

陜西省天然氣股份有限公司登陸中小板    賀韜

東南亞籌建天然氣網(wǎng)    楊軍

從西氣東輸看天然氣監(jiān)管    記者 陳玉強 特約記者 呂陽春 通訊員 張航

做強天然氣 吐哈正當時    韓彬

年內(nèi)設三條以上公交專道    吳宏雄

我市燃氣快速走進千家萬戶    記者 李玉亮 通訊員 高亮

年內(nèi)600輛公交車改用天然氣    記者　 葛妍

關(guān)于建立天然氣能源安全保障體系的建議    深圳市政協(xié)委員 于劍

低溫等離子體催化氧化甲烷合成甲醇的應用基礎(chǔ)研究    陳琳

正負電子等離子體靜電波的精解研究    呂改敏

大氣壓低溫等離子體抑制HepG2細胞增殖的機制研究    閆旭

弱碰撞等離子體中金屬柵網(wǎng)附近穩(wěn)態(tài)鞘和預鞘的實驗診斷與數(shù)值模擬    李毅人

低溫等離子體磁鞘特性的研究    鄒秀

以煤層氣為冷卻劑的等離子體裂解煤制乙炔方案研究    李明東

大尺度激光等離子體相互作用的實驗研究    李志超

氫等離子體制備納米硬質(zhì)合金粉末的研究    傅磊

等離子體中太赫茲波傳輸特性理論研究    袁承勛

HL-1M等離子體邊緣湍動輸運的長程相關(guān)特性研究    黃淵

在直流放電等離子體中甲烷轉(zhuǎn)化為碳二烴的研究    胡淼

同軸電極介質(zhì)阻擋大氣壓輝光放電數(shù)值模擬    張紅艷

電磁波在等離子體中的吸收衰減    陸建萍

廢水中有毒物質(zhì)的等離子體降解及其中間產(chǎn)物的高效液相色譜分析    蓋軻

Alfvén波的電子回旋動力學理論研究    奚衍斌

等離子體對作物種子生物學效應的研究    遲麗華

等離子體狀態(tài)方程的Hartree-Fock-Slater自洽場計算    朱希睿

甲烷泄漏檢測及擴散研究    師春元

橢球諧振腔微波等離子體系統(tǒng)的研究    張凱

微波等離子燈的仿真優(yōu)化與設計開發(fā)    諸葛天祥