低溫等離子體天然氣轉(zhuǎn)化新工藝研究.pdf

1、CH<,4>和CO<,2>均是主要的溫室氣體,同時CH<,4>是天然氣的主要成分,隨著石油資源的日趨短缺,天然氣的開發(fā)利用越來越受到人們的重視.CH<,4>和CO<,2>的轉(zhuǎn)化不僅關(guān)系到未來的能源利用和資源配置,對環(huán)境保護也有重要的意義.該文利用輝光放電非平衡等離子體反應技術(shù)、采用新型多尖端旋轉(zhuǎn)電極結(jié)構(gòu)的反應器,在反應器外壁加上套管冷凝,在常壓下對CH<,4>偶聯(lián)制碳二烴、CH<,4>和CO<,2>制合成氣進行了研究.研究了電場參數(shù)及反

2、應參數(shù)對反應的影響規(guī)律,探索了不同反應條件下能量消耗的特點.與采用其他電極和放電形式相比,新型多尖端旋轉(zhuǎn)電極輝光放電CH<,4>偶聯(lián)提高了CH<,4>的轉(zhuǎn)化率和C<,2>收率,且在抗積炭和提高能量效率方面也取得了較大進展.最高CH<,4>轉(zhuǎn)化率和C<,2>烴單程收率均超過70％,最高碳二烴選擇性超過了90％,最高能效超過20％.比較了輝光放電等離子體與電暈放電等離子體用于甲烷和二氧化碳制合成氣的反應規(guī)律.結(jié)果表明,與電暈等離子體相比,輝

3、光放電等離子體用于CH<,4>和CO<,2>制合成氣的CH<,4>轉(zhuǎn)化率較低,且其規(guī)律有所不同.在輝光放電等離子體中,最高能效達14.1％,最佳工藝條件為:n(CH<,4>)/n(CO<,2>)=1:1,體系能量密度為1075 kJ.mol<'-1>,此時,CH<,4>和CO<,2>的轉(zhuǎn)化率分別為70％和63％;在電暈放電等離子體中,最高能效達12.83％,最佳工藝條件為:n(CH<,4>)/n(CO<,2>)=1:2,體系能量密度為1