脉冲电晕等离子体甲烷氯化反应实验研究论文

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1、脉冲电晕等离子体甲烷氯化反应实验研究摘要本文在latm、室温、脉冲电晕放电装置中进行了非平衡等离子体甲烷氯化的可行性实验研究。实验所采用的反应器是体积大约为200ml的线一筒式电晕反应器，在有足够高的电压供应下通过脉冲高压电源放电从而产生非平衡等离子体，实验证明非平衡等离子体可使甲烷分子活化、裂解进而与氯气反应合成氯代甲烷类产物。本文在证明其可行性的基础上，着重考察了脉冲峰值电压、脉冲频率、反应时间和反应气中甲烷与氯气的比例对甲烷转化率、二氯甲烷的浓度和产物分布方面的影响，找出其影响规律，从而得出结论。当脉冲频率调整为35Hz，反应气中甲烷、氯气与氩气三种气体经转子流量计测

2、量转化后控制为2：l：7，总气体流量为300ml／min，气体在反应器中的停留时间为40s，在该实验条件下测定电压峰值对反应的影响，较高的电压有利于提高甲烷的转化率和二氯甲烷的生成浓度，当电压从10kv增强到17．5kv时，甲烷的转化率提高了7％，二氯甲烷的浓度增加了3．5moVm3，二氯甲烷在产物中的选择性增加了46％，三氯甲烷选择性下降了46％。当峰值电压为17．5kv，反应气中甲烷、氯气与氩气三种气体经转子流量计测量转化后控制为2-1：7，总气体流量为300ml／min，气体在反应器中的停留时间为40s，在该实验条件下测定脉冲频率对反应的影响，电源频率越高，对甲烷的转

3、化越有利，对二氯甲烷的生成也越有利，当脉冲频率从20Hz增加到40Hz时，甲烷的转化率提高了8％，二氯甲烷的浓度增加了4．1mol／m3，二氯甲烷的选择性提高了13％，而三氯甲烷的选择性下降了12％；当电压峰值为17．5kv，脉冲频率20Hz，反应气中甲烷、氯气两种气体经转子流量计测量转化后浙江工业大学硕士学位论文l脉冲电晕等离子体甲烷氯化反应实验研究控制为2：1：7，在该实验条件下测定停留时间对反应的影响，延长停留时间，有利于甲烷的转化却不利于二氯甲烷的生成，当停留时间从40s增加到80s时，甲烷的转化率提高了10％，二氯甲烷的浓度反而下降了3．7mol／m3，二氯甲烷在

4、产物中的选择性下降了29％，而三氯甲烷的选择性反而增加了32％；电压峰值为17．5kv，脉冲频率35Hz，总气体流量为300ml／min，气体在反应器中的停留时间为50s，在该实验条件下测定甲烷与氯气的比例对反应的影响，调节反应气中甲烷与氯气的比例增大，对于甲烷的转化是不利的，但对于提高二氯甲烷的产率是有利的，电压值为17．5kv时，当甲烷与氯气比例从2：1提高到4：1时，甲烷转化率下降了9％，二氯甲烷的浓度增加了1．9mol／m3，同时二氯甲烷在产物中的选择性提高了13％，三氯甲烷的选择性减少了11％。关键词：电晕放电，等离子体，甲烷，转化，二氯甲烷浙江工业大学硕士学位论

5、文脉冲电晕等离子体甲烷氯化反应实验研究EXPERlMENTALSTUDYONTHECHLolUNATIoNoFMETHANEBYCoRoNAPLASMAABSTRACTInthisthesis，thechlorinationofmethanewasstudiedinacoronadischargereactoratambienttemperatureandatmosphericpressure．Thecoronadischargereactor，whichisawire-tubereactorofabout200ml，generatednon-equilibriumplas

6、mabyhighpulsevoltagepowerwhenasufficienthighvoltagewasapplied，andmethanemoleculesinthereactorweredecomposedtoradicalssuchasCH2、CH，Candconvertedtomethylenedichloride，chloroformandcarbontetrachloridewithchlorine．Theeffectsofpeakvoltage，pulsefrequency，residenttimeandtheratioofmethane／chlorine

7、onmethaneconversion，dichloromethaneyieldandtheproductdistributionhavebeeninvestigatedrespectively．Theresultsshowedthatmethanecouldbedecomposedandreactwithchlorineandconverttomethylchlorideinnon—equilibriumplasma．Andthemethaneconversionrateincreasedabout7％whent