冷等离子体裂解甲烷制C烃的实验研究及动力学模拟

摘要

该论文着重探讨冷等离子体裂解甲烷制C2烃反应的动力学过程.根据射频放电和介质阻挡放电特点,分别对其中甲烷的裂解过程建立动力学模型,得到裂解反应速率常数,并对描述反应进程的动力学方程组进行了数值模拟.由于所得方程组刚性极强,采用吉尔法(Gear method)计算难以收敛,故在计算中采用了一种十分有效的小参数数值计算法编写出程序.在此基础上,在不同压强、电子密度及电子温度或放电电压下,模拟了冷等离子体裂解甲烷制C2烃的过程,获得甲烷的转化率及各种产物质量收率随气体压强、电子密度、电子温度或放电电压的变化曲线.模拟结果与实验结果表现出较好的一致性.在数值模拟的基础上,进行了动力学分析,给出了生成主要产物的反应方程.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章等离子体转化甲烷的研究概况

1.1等离子体在甲烷转化上的应用

1.1.1热等离子体转化甲烷

1.1.2冷等离子体转化甲烷

1.2冷等离子体转化甲烷的动力学研究

1.2.1自由基反应机理

1.2.2反应动力学

1.3本章小结

第二章实验研究

2.1电感式射频辉光放电等离子体裂解甲烷实验

2.1.1实验装置及流程

2.1.2原料

2.1.3气体分析

2.1.4数据处理

2.1.5实验结果及讨论

2.2介质阻挡放电裂解甲烷实验

2.2.1实验装置

2.2.2实验结果及讨论

2.3产物的分离

2.4两种放电条件下的实验结果比较

第三章冷等离子体裂解甲烷制C2烃的动力学模拟及分析

3.1射频辉光放电裂解甲烷制C2烃的动力学模拟及分析

3.1.1射频辉光放电中甲烷的裂解速率常数

3.1.2自由基反应及动力学模型

3.1.3计算结果

3.1.4结果讨论

3.1.5动力学分析

3.2介质阻挡放电裂解甲烷制C2烃的动力学模拟及分析

3.2.1裂解反应速率常数

3.2.2计算结果

3.2.3结果讨论

3.2.4动力学分析

第四章结论

参考文献

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致谢