射頻等離子體下CH-,4--CO-,2-制C-,2-烴反應(yīng)的研究.pdf

1、C<,2>烴是有機(jī)化工的重要基礎(chǔ)原料，而其重要的來(lái)源之一是利用天然氣轉(zhuǎn)化制備。探索利用新技術(shù)將天然氣有效地轉(zhuǎn)化為C<,2>烴是本論文研究的主要目的。 本文選擇了低溫等離子體——RF放電形式作為等離子體發(fā)生源，以純度為99.99％的CH<,4>為原料，以CO<,2>為供氧劑，利用自制的T型和夾套型反應(yīng)器，通過(guò)改變放電電壓、原料氣流量、放電面積和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)考察了CH<,4>與CO<,2>在等離子體激發(fā)狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為C<,2>烴的反應(yīng)及

2、其規(guī)律，并在與純甲烷反應(yīng)作對(duì)比分析下，探討了CO<,2>對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響。 研究發(fā)現(xiàn)，隨著電壓升高，甲烷的轉(zhuǎn)化率都會(huì)隨之增大，但C<,2>烴選擇性隨之降低；原料氣流量過(guò)大或過(guò)小都不利于反應(yīng)，流量對(duì)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性影響會(huì)因?yàn)橛袩o(wú)助解氣及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)不同而不同；放電面積變大，甲烷轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，但并不是越大越好，尤其是在夾套型反應(yīng)器中，放電面積大到一定程度后結(jié)碳量會(huì)明顯增多，不利于反應(yīng)進(jìn)行；放電面積對(duì)C<,2>烴選擇性

3、的影響會(huì)因反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的不同而不同，在T型反應(yīng)器中，隨著放電面積的增大，C<,2>烴選擇性也增大，在反應(yīng)條件為電壓800V、CH<,4>/CO<,2>流量比 (mL/min)500∶50、四個(gè)電極時(shí)，達(dá)到最大值45.6％；而在夾套型反應(yīng)器中，隨著放電面積的增大，C<,2>烴選擇性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在三個(gè)電極時(shí)最大，總選擇性為29.6％。從C<,2>烴產(chǎn)物分布來(lái)看，T型反應(yīng)器利于C<,2>H<,4>形成，在電壓為800V、CH<,4/

4、CO<,2>流量比為400∶40、四個(gè)電極時(shí)，C<,2>H<,4>的選擇性達(dá)到最大值33.6％；夾套型反應(yīng)器利于C<,2>H<,6>形成，在電壓為1200V、CH<,4>/CO<,2>流量比為300∶30、四個(gè)電極時(shí)，C<,2>H<,6>選擇性達(dá)到最大值27.6％， 本文還分析了RF放電下甲烷體系可能的反應(yīng)機(jī)理，認(rèn)為RF射頻放電等離子體下甲烷體系的基元反應(yīng)仍主要是自由基反應(yīng)。并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資料，歸納求解出純甲烷在真空度為0