首页 > 学术论文

滑动弧放电等离子体转化甲烷研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:09:37
热度:

滑动弧放电等离子体转化甲烷研究【摘要】:CH_4是自然界中较稳定的有机化合物之一,很难被活化。传统CH_4转化方法,存在能量消耗大、对设备要求高,难以避免产物深度氧化等缺点。滑动弧

【摘要】:CH_4是自然界中较稳定的有机化合物之一,很难被活化。传统CH_4转化方法,存在能量消耗大、对设备要求高,难以避免产物深度氧化等缺点。滑动弧放电等离子体具有非平衡等离子体和热等离子体的优点,可同时拥有高度的非平衡性及高的电子温度和密度,是能量利用率较高的一种等离子体技术。本论文采用滑动弧放电等离子体技术,对CH_4分解、CH_4-H_2O转化、CH_4-CO_2转化和CH_4-CO_2-H_2O转化反应进行了研究。 在纯CH_4等离子体反应中,得到的优化反应器尺寸为喷嘴内径0.1mm、喷嘴与电极之间的距离13mm、不对称电极(上弧41°、下弧76°)、不添加任何填充物;在优化反应器的基础上,同时考察了CH_4/Ar摩尔比、气体总流量、输入电压和电极间距等因素对CH_4转化影响。在气体总流量66mL·min~(-1)、输入电压22V及电极间距4mm的反应条件下,CH_4最高转化率为43.4%,对应的C_2烃收率、选择性和反应比能耗分别为37.8%、87.2%和2.09kJ·mmol~(-1);加入H_2气后,可以使C_2烃选择性接近100%,减少积碳的生成,增强放电的稳定性,但反应比能耗增高。 CH_4-H_2O转化反应得到的优化条件为CH_4/Ar摩尔比0.23、气体总流量74mL·min~(-1)、输入电压26V、水汽比0.47。CH_4转化率最高为53.1%、C_2烃选择性、收率和反应比能耗分别为90.1%、47.8%和1.56kJ·mmol~(-1);CH_4-CO_2转化反应中,CO_2的加入有利于抑制积碳的生成,反应的主要产物为CO、H_2和C_2烃,H_2/CO摩尔比主要受CH_4/CO_2摩尔比的影响;CH_4-CO_2-H_2O转化反应中,随着水蒸汽加入量的增多,CH_4转化率降低,CO_2转化率先增大后减小。与CH_4-CO_2转化相比,CH_4-CO_2-H_2O转化能够得到较高的CH_4和CO_2转化率。 【关键词】:滑动弧放电 甲烷 等离子体 水蒸气 二氧化碳
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ203
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-8
  • 第一章 文献综述8-22
  • 引言8
  • 1.1 等离子体技术8-11
  • 1.1.1 等离子体基本概念8-9
  • 1.1.2 等离子体分类9-11
  • 1.2 滑动弧放电等离子体技术11-15
  • 1.2.1 滑动弧放电11
  • 1.2.2 滑动弧放电等离子体反应器11-13
  • 1.2.3 滑动弧放电等离子体的应用13-15
  • 1.3 CH_4转化的途径15-17
  • 1.3.1 CH_4直接转化法15-16
  • 1.3.2 CH_4间接转化法16-17
  • 1.4 等离子体技术在 CH_4转化中的应用17-20
  • 1.4.1 CH_4转化制 C_2烃17-18
  • 1.4.2 CH_4-H_2O 转化18-19
  • 1.4.3 CH_4-CO_2转化19-20
  • 1.4.4 CH_4-CO_2-H_2O 转化20
  • 1.5 论文工作的提出及工作内容20-22
  • 第二章 实验部分22-28
  • 2.1 反应器型式及尺寸22-23
  • 2.1.1 反应器型式22
  • 2.1.2 反应器尺寸22-23
  • 2.1.3 电极形状23
  • 2.2 实验原料23-24
  • 2.3 实验仪器及型号24
  • 2.4 实验流程24-25
  • 2.5 等离子体放电物理参数的测量25
  • 2.5.1 输入电压与输入电流的测量25
  • 2.5.2 放电电压、放电电流和放电频率的测量25
  • 2.6 实验数据分析及计算方法25-28
  • 2.6.1 气相产物与液相产物的色谱分析方法25-26
  • 2.6.2 实验计算方法26-28
  • 第三章 滑动弧放电等离子体CH_4转化制C_2烃28-49
  • 3.1 反应器参数的优化28-31
  • 3.1.1 喷嘴内径的影响28-29
  • 3.1.2 喷嘴与电极间距离的影响29-30
  • 3.1.3 电极形状的影响30
  • 3.1.4 填充状况的影响30-31
  • 3.2 工艺参数的优化31-40
  • 3.2.1 CH_4/Ar 摩尔比的影响31-33
  • 3.2.2 气体总流量的影响33-35
  • 3.2.3 输入电压的影响35-36
  • 3.2.4 电极间距的影响36-38
  • 3.2.5 积碳程度的影响38-39
  • 3.2.6 反应稳定性的影响39-40
  • 3.3 添加 H2气的影响40-47
  • 3.3.1 H2/CH_4摩尔比的影响40-42
  • 3.3.2 气体总流量的影响42-44
  • 3.3.3 输入电压的影响44-46
  • 3.3.4 电极间距的影响46-47
  • 3.4 小结47-49
  • 第四章 滑动弧等离子体放电甲烷转化反应49-70
  • 4.1 CH_4-H_2O 转化49-59
  • 4.1.1 水汽比的影响49-53
  • 4.1.2 输入电压的影响53-54
  • 4.1.3 CH_4/Ar 摩尔比的影响54-56
  • 4.1.4 气体总流量的影响56-57
  • 4.1.5 电极间距的影响57-59
  • 4.2 CH_4-CO_2转化59-65
  • 4.2.1 CH_4/CO_2摩尔比的影响59-60
  • 4.2.2 气体总流量的影响60-62
  • 4.2.3 电极间距的影响62-63
  • 4.2.4 输入电压的影响63-65
  • 4.3 CH_4-CO_2-H_2O 转化65-69
  • 4.3.1 水汽比的的影响65-66
  • 4.3.2 电极间距的影响66-68
  • 4.3.3 输入电压的影响68-69
  • 4.4 小结69-70
  • 第五章 结论70-72
  • 参考文献72-77
  • 发表论文和参加科研情况说明77-78
  • 致谢78


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

V_2O_5催化的甲烷液相部分氧化反应    陈立宇,杨伯伦,张秀成,董武,曹凯

气液滑动弧等离子体降解高浓度有机废水的研究    李晓东;杜长明;严建华;岑可法;B G Cheron;

滑动弧等离子体在废水处理应用中的研究进展    刘亚纳;严建华;李晓东;杜长明;戴尚莉;岑可法;

甲烷水蒸气重整制合成气的研究进展    高志博;王晓波;刘金明;史桂青;刘恩贺;

低温等离子体催化甲烷转化的工艺研究进展    王达望,马腾才,崔锦华

磁驱动滑动弧放电大气压非平衡等离子体    林烈,吴承康

交流非平衡等离子体裂解甲烷制C_2烃    印永祥,戴晓雁,张泽敏,温才文

辉光放电等离子体催化甲烷偶联制C_2烃    王达望;马腾才;

滑动弧放电等离子体裂解正己烷实验研究    薄拯;严建华;李晓东;杜长明;池涌;岑可法;

常压辉光放电等离子体转化CH_4制C_2烃的研究    王达望;马腾才;

滑动弧放电等离子体降解气相及液相中有机污染物的研究    杜长明

介质阻挡放电转化甲醇和甲烷研究    白海英

甲烷和水蒸汽介质阻挡放电转化研究    刘永卫

天然气化工的应用研究进展    朱德春;

粒状电介质形态对介质阻挡放电特性的影响    陈珂;梁亚红;竹涛;

少量氩气对等离子体处理涤纶喷墨印花的影响    张春明;房宽峻;沈安京;张永烨;

多针对板电晕放电中针尖半径对伏—安特性影响    朱益民;孔祥鹏;张曼霞;孙培廷;

锥齿形电极介质阻挡放电特性的研究    胡又平;李格升;缪劲松;严立;范世东;高孝洪;

等离子体在食品杀菌中的研究现状与展望    孙潇;张月婷;张花利;董晓娜;石磊;王世清;

基于随机共振的纳米碳管气体传感器的研究    吴莉莉;惠国华;潘敏;陈裕泉;张孝彬;

气流量对介质阻挡放电离子源电离效率的影响    高磊;唐飞;王晓浩;熊继军;

基于AFM探针的电晕放电研究    赵贵;孔德义;Juergen Brugger;陈池来;程玉鹏;李庄;

METHANE DIRECT ConVERSION TO ETHENE OVER Mo/SAPO-34 CATALYSTS    

甲烷无氧芳构化反应研究    高亚娜;高俊文;张勇;

板状电介质对阻挡放电的影响分析    陈珂;梁亚红;

Mo/HZSM-5上甲烷无氧芳构化催化剂制备的研究    杨媛媛;姚本镇;刘殿华;房鼎业;

统计过程控制在充气开关管生产中的应用    尚绍环;

常压等离子体用于水处理的研究    何铁石;周正发;徐卫兵;

不同填充物的紫外灯与环境温度的实验对比与分析    杜鹏;许明明;

平面型氙准分子灯特性及其在降解水相枣红中的应用    冯祥芬;朱绍龙;侯惠奇;

脉冲放电等离子体污水处理可行性实验研究    赵海洋;刘克富;

ZSM-5与SiC原位水热复合及其在甲烷芳构化反应中的独特性能    顾立军;马丁;姚颂东;张贺;申文杰;包信和;

多针对板电晕放电中针尖半径对伏-安特性影响    朱益民;孔祥鹏;张曼霞;孙培廷;

介质阻挡放电降解甲基紫废水及尾气中NO_x的光谱分析及机理研究    王兴权

电晕放电与光催化协同净化室内空气研究    黄丽萍

常压等离子体处理涤纶织物的颜料喷墨印花性能研究    张春明

新型横向极板电除尘器研究    依成武

低温等离子体催化氧化甲烷合成甲醇的应用基础研究    陈琳

脉冲放电电凝并结合碱液吸收烟气多种污染物协同脱除研究    徐飞

晶格氧部分氧化甲烷制取合成气的基础研究    魏永刚

常压等离子体聚合共轭聚合物荧光纳米颗粒的研究    杨平

折叠型双脉冲—长脉冲调制器及其激光触发技术研究    殷毅

聚酯低温等离子体表面改性及喷墨印花应用性能研究    王春莹

空气电离生成气对黄瓜储藏品质影响的研究    王茜

辉光放电触发赝火花开关特性研究    秦风

DBD等离子体导电特性研究    郭艳花

液体电极沿面放电等离子体灭活大肠杆菌的研究    王天威

常压射频容性放电氩等离子体中活性气体对放电特性的影响    武启

介质阻挡放电用高频高压电源的研制    王友旭

线筒式脉冲电晕放电对混合VOCs降解的研究    那刚

Mo,W/HZSM-5催化剂的活性中心结构及甲烷活化反应机理的密度泛函理论研究    邢双英

H-ZSM-5分子筛上乙烯芳构化过程中C4至苯的反应机理    曹亮

水中交流电弧的特性分析    周恩平

我国水污染及饮用水源中有机污染物的危害    崔玉川,傅涛

柴油车排放碳黑颗粒消除催化剂的研究进展    刘坚,赵震,徐春明

Pd/ZnO催化剂的还原及其催化甲醇水蒸气重整制氢    王艳华;张敬畅;徐恒泳;白雪峰;

一些无机盐对甲烷的液相选择催化氧化    尹国川,奚祖威,曹国英,张秀峰,李萌

微波诱导甲烷在活性炭/碳化硅上直接转化制C_2烃    张劲松,曹丽华,杨永进

甲烷重整制氢用催化剂的研究进展    杨修春;韦亚南;

等离子体裂解天然气制纳米炭黑和乙炔    罗义文,漆继红,唐聪明,印永祥,戴晓雁

甲醇水蒸汽重整制氢的研究进展    张新荣,史鹏飞

非平衡等离子体作用下低碳烷烃无氧烯烃化反应研究    王静,苏锋

高浓度有机废水处理技术    赵毅,朱法华,庞庚林,刘凤

等离子体转化天然气和水制甲醇    王保伟;许根慧;

脉冲放电等离子体治理有机废气放大试验研究    聂勇

阳离子红X-GRL染料的UV、O_3、O_3/UV氧化处理研究    赵伟荣

流向变换催化燃烧空气净化过程的模型化研究    牛学坤

高压脉冲液相放电技术处理水中难降解有机污染物的研究    卞文娟

双向窄脉冲放电染料废水脱色技术研究    张若兵

低温辉光放电等离子体技术在水体中酚类降解中的应用    蒲陆梅

气体放电—光催化净化含苯废气的研究    梁亚红

气水混合两相体放电现象及机制的理论与实验研究    杨长河

活性炭吸附治理多组分有机废气的研究    谢裕坛

介质阻挡放电反应器在水处理中的实验研究    靳承铀

直流电晕放电诱导自由基簇射治理VOCs试验研究    周勇平

脉冲电晕技术处理挥发性有机化合物的应用研究    冯春杨

脉冲电晕—吸收法治理有机废气实验研究    王晓云

高压电晕和臭氧联用处理难降解有机废水的研究    郑红艾

高压脉冲放电降解染料废水的研究    杨彬

燃烧过程中多环芳烃类污染物排放特性及其催化分解实验研究    曹志勇

辉光放电等离子体降解水体中的有机污染物    俞洁

直流电晕放电诱导自由基簇射治理有机废气的实验研究    李明波

论煤炭工业综合机械化和综采高度集中化的科学发展    毛开友;

单摆划痕法及其在材料摩擦磨损方面的应用    黄林国;

超声波分解石化水厂剩余污泥及其能耗    沈劲锋;殷绚;谷和平;吕效平;

污泥溶胞破解效果与能耗分析    曹秀芹;陈爱宁;甘一萍;周军;常江;王佳伟;

单螺杆挤压机比能耗的参数优化及影响因素分析    杨巧绒

Cl~-致脆对不锈钢磨蚀的影响及其判据研究    毕红运,姜晓霞,李诗卓

运用现代化管理方法降低吨钢可比能耗    王靖萍

普通生物滤池处理工艺的生命周期能耗分析    吴敏,杨健

矩形水射流切割性能的试验研究    贾北华,刘萍,张东速

由反应热估计能耗    Jude T.Sommerfeld ,Richard H.White ,胡南玲

含水率和压缩频率对秸秆开式压缩能耗的影响    廖娜;韩鲁佳;黄光群;陈龙健;贺城;

食品双螺杆挤出机比能耗的定量化研究    孙智慧;徐克非;杨绮云;唐庆菊;

脉冲电晕等离子体条件下甲烷偶联反应的机理    代斌;陈韩飞;李金平;张家良;宫为民;

冲击—扭切综合破岩与液压凿岩机的发展    李大诒;凌胜;程火金;

掘进机截割头运动参数的优化设计    张鑫;李新平;

极板电压与间距对大气压射频氩放电等离子体参数的影响    庄娟;

依靠技术进步 实现跨越发展    

等离子体降解磷酸三丁酯动力学分析    王心亮;贾臻;肖国林;

普通生物滤池处理工艺的生命周期能耗分析    吴敏;杨健;

宁乡县胶木电瓷厂土体滑坡原因分析及治理方案探讨    张家生;

中意清华节能楼投入使用    刘晓星

1.97% 一个可喜的“拐点”    杨珏

沙钢:发展循环经济 建设绿色钢城    沙钢工会 供稿

辽宁调整结构促进节能减排    李巍

优胜劣汰“能耗标准”界定生死线    张康元

中小陶瓷企业面临生死抉择    岳伟

节能减排:“硬指标”成为“硬约束”    张翼

节能减排:重拳出击见成效    王萍

加快产业结构调整是节能减排的治本之道    何翠英

重齿上半年经济指标大增    特约记者 刘荣进

滑动弧放电等离子体降解芳香烃类有机污染物的基础研究    余量

污泥超声破解反应器工况优化与破解污泥中温厌氧消化能效分析    薛玉伟

微流注放电玉米秸秆水解制备糖类化合物    宋春莲

大气压下等离子体与催化协同低温脱除气相中甲醛研究    丁慧贤

深海钴结壳螺旋切削采集过程仿真和螺旋采集头工作参数优化研究    夏毅敏

等离子体—催化作用下甲烷无氧转化制芳烃和氢    李小松

秸秆颗粒燃料冷态压缩成型实验研究及数值模拟    胡建军

浸没式膜—生物反应器运行工况及系统设计的优化研究    王捷

以煤层气为冷却剂的等离子体裂解煤制乙炔方案研究    李明东

城市污水处理厂曝气节能方法与技术    杨岸明

滑动弧放电等离子体转化甲烷研究    胡爽慧

电晕放电二甲醚分解制氢    谢波

滑动弧低温等离子体物理化学特性的数值模拟及实验研究    汪宇

滑动弧放电等离子体重整甲烷制氢的研究    钟犁

微波破解污泥及其厌氧消化性能的研究    余林锋

河南省城镇污水处理厂能耗现状调查分析    蔚洋

煤层抗截强度变化规律与采煤机能耗关系研究    张平

杨木化机浆制浆工艺对成浆纤维束含量影响    赵盾

滑动弧放电等离子体重整燃料制氢实验研究    颜士鑫

大气压下火花放电等离子体高效转化甲烷制氢和乙炔的研究    蔺灿坤