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《大连海事大学》 2007年
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绿色友好条件下甲烷强电离放电合成含氧化合物的研究

高洪辉  
【摘要】:能源危机是二十一世纪人类面临的重大难题,寻找替代石油的新能源是影响生存和发展的当务之急,开发利用储量巨大的天然气一直是人们研究的热点。天然气的主要成分是甲烷,由于甲烷在常规的催化转化和氧化偶联反应时条件苛刻,而且在化工生产上存在着空速高、能耗大、转化率低等缺点,所以探索甲烷转化利用的新途径成为了一个全球瞩目的研究课题。 强电离放电等离子体的发展,为甲烷的非常规转化提供了一条崭新的途径。强电离放电可以在放电间隙内形成折合电场强度大于400Td,电子平均能量大于10eV,使CH_4、O_2和H_2O分子处于活泼的等离子体状态,再重新组合形成新物质。本文结合国家自然科学基金项目“强电场放电电离气体分子及应用研究”中关于等离子体合成新物质和当前国内外甲烷转化的研究热点,在绿色友好条件下,采角强电离放电对CH_4、O_2和H_2O的等离子体合成含氧化合物进行了研究。 在常温常压无催化剂的条件下,甲烷和氧气的总流量为1000mL/min时,CH_4转化率保持在70%以上,最高达到了81.1%;氧气的加入提高了甲醇的收率,当含氧量为18.26%时甲醇收率达到了12.33%;水的加入提高了C_2H_4的收率,当含水量为1.47%时,C_2H_4收率达到了15.36%;激励电压在1850~1900V时,CH_4转化率、甲醇和C_2H_4的收率均出现了最大值;随着消耗功率的减少,CH_4转化率也随之降低。 利用自然界丰富的CH_4和O_2及H_2O资源,采用强电场电离放电技术,合成了高附加值的含氧化合物甲醇和C_2H_4,最好收率分别达到了12.33%和15.93%,并且保持了70%以上的甲烷转化率,为天然气化工的发展提供了一种新技术、新工艺,具有重大的科学研究及经济意义。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O621.3

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈琳;低温等离子体催化氧化甲烷合成甲醇的应用基础研究[D];浙江大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张月萍,刘昌俊,许根慧;甲烷等离子体化学利用及其对新世纪能源、环境和化工的影响[J];化工进展;2001年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张秀玲;等离子体催化共活化CH_4-CO_2制C_2烃反应研究[D];大连理工大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 李凝;;负载型纳米ZrO_2-Al_2O_3复合载体中ZrO_2的负载量对Ni基催化剂性能的影响[J];催化学报;2008年10期
9 柴晓燕;尚书勇;刘改焕;陶旭梅;李祥;白玫瑰;戴晓雁;印永祥;;常压高频冷等离子体炬制备的CH_4/CO_2重整用Ni/γ-Al_2O_3催化剂的表征[J];催化学报;2010年03期
10 严立,朱新河,徐久军,秦艳,杨毅,高玉周;常压等离子体渗氮主要工艺参数分析[J];材料保护;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
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5 毛程奇;白希尧;白敏菂;;烟尘电晕荷电物理过程及电除尘的研究方向[A];中国物理学会静电专业委员会第十三届学术年会论文集[C];2006年
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7 储伟;郭芳;龙毅;戴晓雁;;甲烷二氧化碳重整用催化剂及其辉光放电等离子体强化制备和研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
8 严立;朱新河;秦艳;徐久军;杨毅;;常压非平衡等离子体表面渗扩技术应用基础研究[A];第四届全国表面工程学术交流大会论文集[C];2001年
9 张雄伟;储伟;王立楠;王晓东;高飞;张涛;;CeO_2对甲醇裂解用Cu-Ir双金属催化剂的影响[A];第十一届全国稀土催化学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈琳;低温等离子体催化氧化甲烷合成甲醇的应用基础研究[D];浙江大学;2010年
2 潘巧媛;氧活性粒子注入烟气资源化脱硫脱硝研究[D];大连海事大学;2011年
3 刘媛;冷等离子体脱除分子筛模板剂研究[D];天津大学;2010年
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5 黄亮;非热等离子体促进甲烷活化转化的研究[D];浙江大学;2012年
6 徐云鹏;微波技术在甲烷转化过程中的应用[D];中国科学院大连化学物理研究所;2001年
7 张秀玲;等离子体催化共活化CH_4-CO_2制C_2烃反应研究[D];大连理工大学;2002年
8 代斌;等离子体催化二氧化碳经甲烷化制C_2烃反应的研究[D];大连理工大学;2002年
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10 王建国;等离子体转化甲烷之实验与密度泛函理论研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭艳花;DBD等离子体导电特性研究[D];郑州大学;2010年
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3 钟犁;滑动弧放电等离子体重整甲烷制氢的研究[D];浙江大学;2010年
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5 肖超;介质阻挡放电等离子体法制备甲烷二氧化碳重整反应Ni/SiO_2催化剂的研究[D];大连理工大学;2011年
6 钟华仓;羟基自由基对压载水水质的影响研究[D];大连海事大学;2011年
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8 潘秉荣;甲烷重整镍基催化剂制备及催化性能研究[D];陕西师范大学;2011年
9 李中庆;基于活性炭的CO_2微波重整CH_4制合成气的实验研究[D];山东大学;2011年
10 胡大芬;基于ALGOR的臭氧发生器数值模拟研究[D];南昌大学;2011年
【同被引文献】
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1 张昕,贺德华,张启俭,叶青,徐柏庆,朱起明;Mo/La-Co-O催化剂上甲烷选择氧化制甲醇反应[J];催化学报;2003年04期
2 胡建杭;方志;章程;赵龙章;;介质阻挡放电材料表面改性研究进展[J];材料导报;2007年09期
3 曹传宝,吕强,朱鹤孙;聚氨酯共混改性及SO_2等离子体处理研究[J];材料科学与工艺;2003年03期
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8 张月萍,刘昌俊,许根慧;甲烷等离子体化学利用及其对新世纪能源、环境和化工的影响[J];化工进展;2001年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭明星;等离子体条件下分子氧和丙烯进行气相氧化反应的研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 代斌;等离子体—催化活化二氧化碳制低碳化合物的研究[D];大连理工大学;2000年
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3 王坤;大气压下的介质阻挡放电对聚乙烯表面改性[D];大连理工大学;2006年
【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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10 本报记者 文雪梅;增长是纯净的氧气[N];中华工商时报;2005年
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10 胡捷;钙钛矿材料的透氧性能及YBCO膜反应器中甲烷转化制合成气的研究[D];郑州大学;2006年
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1 高洪辉;绿色友好条件下甲烷强电离放电合成含氧化合物的研究[D];大连海事大学;2007年
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3 刘哲;基于强电场电离放电技术的甲烷制氢实验研究[D];大连海事大学;2012年
4 王宁;常温常压无催化剂CH_4与N_2等离子体合成新物质研究[D];大连海事大学;2004年
5 詹科萍;强电场电离放电甲烷生成含氧化合物的研究[D];大连海事大学;2006年
6 汤红;强电场电离放电脱硫的研究[D];大连海事大学;2004年
7 董克兵;强电场电离放电先进氧化技术研究[D];大连海事大学;2004年
8 仲学军;射频等离子体甲烷有氧转化的研究[D];重庆大学;2005年
9 任淑华;负载纳米金属簇的制备、表征及催化性能研究[D];太原理工大学;2003年
10 许艳艳;重油中氧含量分析方法及类型氧分布研究[D];中国石油大学;2011年
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