等離子體二甲醚轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、二甲醚是"氣變油"工藝的三種重要合成燃料(費(fèi)托合成油、二甲醚、甲醇)之一.二甲醚可從資源豐富的煤、天然氣和生物質(zhì)等轉(zhuǎn)化制合成氣,再通過合成氣轉(zhuǎn)化制得.二甲醚已被廣泛用于氣溶膠.二甲醚的十六烷值(約55)高于普通柴油,是一種良好的車用代用清潔燃料.因此二甲醚有可能成為一種重要的新能源和化學(xué)合成中間體.等離子體含有大量離子、電子、激發(fā)態(tài)物質(zhì)、自由基等化學(xué)活性物質(zhì),很多常規(guī)條件下很難實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)能夠在等離子體條件下一步直接高效轉(zhuǎn)化. 但

2、目前由于對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識(shí)不足,如何提高等離子體有機(jī)合成產(chǎn)物(特別是液相選擇性)選擇性仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn).本研究首次利用二甲醚的氣溶膠特性,將二甲醚引入等離子體共反應(yīng)系統(tǒng),獲得了目前國(guó)際上等離子體氣轉(zhuǎn)液研究取得的最高液相產(chǎn)物選擇性(高達(dá)58﹪).如在溫度100℃、大氣壓力下,等離子體輸入功率50W、氣體流速40 SCCM、甲烷二甲醚進(jìn)料比為1時(shí),等離子體共轉(zhuǎn)化甲烷二甲醚生成液相產(chǎn)品總選擇性達(dá)到51.8﹪,一步直接合成出高附加值

3、產(chǎn)品,包括多甲氧基烷烴,其中二甲氧基甲烷和二甲氧基乙烷的選擇性最高分別達(dá)到6.2﹪和14.0﹪,為替代以甲醛為反應(yīng)物的合成多甲氧基烷烴路線提供了新途徑.由于二甲醚的氣溶膠特性,研究還發(fā)現(xiàn)介質(zhì)阻擋氣體放電等離子體二甲醚共轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分布與其他低碳烷烴、醇類轉(zhuǎn)化體系相比有很大不同:1)一般等離子體低碳烷烴、醇類轉(zhuǎn)化反應(yīng)遵循自由基碳鏈增長(zhǎng)機(jī)理,碳鏈可增長(zhǎng)至C7以上,而介質(zhì)阻擋氣體放電等離子體二甲醚轉(zhuǎn)化體系碳鏈增長(zhǎng)到C3就截止:2)與甲醇、乙醇等離

4、子體轉(zhuǎn)化相比,二甲醚等離子體共轉(zhuǎn)化反應(yīng)液相產(chǎn)物主要是自由基復(fù)合產(chǎn)物二甲氧基化合物,而前兩者主要是氧化產(chǎn)物,甲醇反應(yīng)中酸類產(chǎn)物較多,乙醇反應(yīng)中醛酮類產(chǎn)物較多. 本文還對(duì)等離子體處理制備釩氧化物催化劑應(yīng)用于二甲醚催化燃燒體系進(jìn)行了研究(二甲醚等離子體轉(zhuǎn)化的間接法).研究表明,等離子體處理后,5wt﹪v/γ-Al<,2>O<,3>催化劑表面分散度有所提高,表面V/Al提高了12.7﹪；5wt﹪V/HZSM-5催化劑經(jīng)過等離子體處理后