天然气等离子体法转化为碳二烃的在线研究

【摘要】： 本文用光学光谱学方法研究了甲烷在直流辉光放电条件下的发射光谱以及甲烷在直流放电等离子体中形成碳二烃的条件。提出了存在着电流密度与进料量的最佳组合。本文还特别指出了甲烷的分解和碳二烃的形成不是同时进行的，在时间上相差很大：甲烷分解反应基本完成后碳二烃的形成才实质性开始。 本文在直流辉光放电的实验基础上，得到了电流密度与可加工原料量的最佳组合数据。据此，可以决定反应器尺寸大小，根据原料气的供给情况，可以得到在此条件下适宜的原料气流量。为未来的反应放大提供了依据。 用等离子体手段来进行天然气转化，目前还处在探索、基础研究阶段。虽然等离子体化学反应所用到的设备简单，但在电输入量转化为化学输入量的过程中，操作参数很复杂。有容易控制的参数，如气体流量、压力、功率等；也有难预测的因素，如反应器形状、电场分布、空间电荷等。这些都与反应结果有关。 针对等离子体化学反应的特点和目前所掌握的资料，实验从基本做起：探索甲烷分解和碳二烃形成的时间特性，寻找影响碳二烃生成量的可控制的宏观因素。确定了工艺流程后，决定采用光电技术来作为分析检测的手段。本文用红外光谱法研究甲烷等离子体转化，未见相关报道。实验结果也证实了该方法简单、快速、易操作，特别适用于类似的研究。 在反应器的设计中，确保了反应在等离子体区进行。反应器的结构不仅利于检测，而且对进行外部控制留有很大的余地。本文可望导出低温等离子体化学反应器设计的新见解。 在进行了大量实验的基础上，得到了电流密度与可加工进料量的最佳组合数据，给出了碳二烃形成条件的新结论。 【关键词】：天然气 碳二烃 等离子体 光电方法
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TE64
【目录】：

• 前言8-10
• 第一章 天然气性质及主要加工利用方法10-15
• 1.1 天然气概念10
• 1.2 天然气分类10-11
• 1.2.1 按油气藏分类来分10
• 1.2.2 按烃类的组分来分10
• 1.2.3 按我国国情划分10-11
• 1.3 实验所用天然气的物理化学性质11
• 1.4 天然气的主要加工利用11-15
• 1.4.1 天然气主要加工利用的几个方面12-13
• 1.4.2 几种主要合成方法的简介与讨论13-15
• 第二章 等离子体技术和低温等离子体化学15-24
• 2.1 等离子体概念15
• 2.2 等离子体的产生15-16
• 2.3 低温等离子体16
• 2.4 等离子体的主要参量16-18
• 2.4.1 电子温度与离子温度16-17
• 2.4.2 等离子体按粒子温度进行分类17-18
• 2.5 等离子体化学18-19
• 2.5.1 低温等离子体化学18-19
• 2.6 气体放电等离子体19-20
• 2.6.1 气体放电形式19
• 2.6.2 低气压放电等离子体特性19-20
• 2.7 带电粒子与气体的碰撞作用20-24
• 2.7.1 气体放电中带电粒子与气体的碰撞过程分析20-24
• 第三章 实验方案的确立和设计24-30
• 3.1 等离子体激励方式的选择24
• 3.2 放电压力的选择24-25
• 3.3 真空技术在本试验中的几点讨论25
• 3.3.1 真空的分类25
• 3.3.2 用于真空系统材料的选择25
• 3.4 反应器的设计25-26
• 3.5 电极装入方式的选择26
• 3.6 测量方法的选择26-28
• 3.6.1 选定此方法的思想依据26-28
• 3.7 检验方法的实验装置28-30
• 第四章 实验结果和讨论30-44
• 4.1 探索性试验30-31
• 4.1.1 试验所用主要仪器30-31
• 4.1.2 试验流程31
• 4.2 试验结果及讨论31-33
• 4.3 正式实验过程及结果33-41
• 4.3.1 单色仪的校准33-34
• 4.3.2 实验描述34-35
• 4.3.3 实验结果及分析35-41
• 4.4 讨论41-44
• 评价44-45
• 1 本课题的国内外研究现状44
• 2 本次实验的创新点44
• 3 本课题研究的深远意义44-45
• 参考文献45-49
• 致谢49

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