常壓非熱平衡等離子體用于甲烷轉(zhuǎn)化的研究.pdf

1、隨著能源戰(zhàn)略的調(diào)整及天然氣勘探量及產(chǎn)量的不斷增加,甲烷的轉(zhuǎn)化利用受到越來越多的關(guān)注.常規(guī)的甲烷轉(zhuǎn)化方法存在反應(yīng)活化溫度高、催化劑容易失活等問題,非熱等離子體則由于其特殊的非平衡性被廣泛應(yīng)用于甲烷轉(zhuǎn)化過程中,并逐漸成為研究的熱點(diǎn). 本文研究了不同反應(yīng)器類型對(duì)非熱等離子體甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響,研究表明:反應(yīng)器不同所導(dǎo)致的等離子體區(qū)域內(nèi)電子能量的不同是甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分布的主要原因,在多尖端旋轉(zhuǎn)電極及玻璃介質(zhì)DBD反應(yīng)器中,甲烷大部分解離為

2、CH及C自由基,因此主產(chǎn)物是乙炔,積炭較多,而在石英介質(zhì)DBD反應(yīng)器中甲烷大部分解離為CH3自由基,因而主產(chǎn)物為乙烷,積炭少,其中以多尖端旋轉(zhuǎn)電極反應(yīng)器的能量效率最高. 分別對(duì)多尖端旋轉(zhuǎn)電極反應(yīng)器及管式石英介質(zhì)DBD反應(yīng)器中不同參數(shù)對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示:在多尖端旋轉(zhuǎn)電極反應(yīng)器中,采用四刀刃的內(nèi)電極及減小反應(yīng)進(jìn)料的烷氫比可以大量延長(zhǎng)反應(yīng)持續(xù)時(shí)間,而在電極表面添加鍍層對(duì)反應(yīng)基本沒有影響；電極表面積炭后,采用兩種方

3、式對(duì)其進(jìn)行清洗,結(jié)果表明氫氣化學(xué)清洗與機(jī)械清洗會(huì)對(duì)電極表面及甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)生不同影響； 反應(yīng)過程放大呈非線性,且由于輸入功率的增加導(dǎo)致放電類型發(fā)生改變,從而使產(chǎn)物分布變化較大.而在DBD反應(yīng)器中,外電極材料及厚度對(duì)反應(yīng)沒有影響,但停留時(shí)間、輸入功率、外電極的形式、外電極網(wǎng)孔的大小、內(nèi)電極的材料及溫度對(duì)反應(yīng)有較大影響；在甲烷流量較高時(shí),介質(zhì)厚度對(duì)反應(yīng)有較大的影響；相同功率下,放電電壓越高,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率越高,且對(duì)產(chǎn)物分布也有一定影響.