探析等离子体二甲醚转化研究

《探析等离子体二甲醚转化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2006年1月天津大学博士学位论文中文摘要二甲醚是“气变油”工艺的三种重要合成燃料(费托合成油、二甲醚、甲醇)之一。二甲醚可从资源丰富的煤、天然气和生物质等转化制合成气，再通过合成气转化制得。二甲醚己被广泛用于气溶胶。二甲醚的十六烷值(约55)高于普通柴油，是一种良好的车用代用清洁燃料。因此二甲醚有可能成为一种重要的新能源和化学合成中间体。等离子体含有大量离子、电子、激发态物质、自由基等化学活性物质，很多常规条件下很难实现的反应能够在等离子体条件下一步直接高效转化。但目前由于对等离子体化学反应机理认识不

2、足，如何提高等离子体有机合成产物(特别是液相选择性)选择性仍然是一个很大的挑战。本研究首次利用二甲醚的气溶胶特性，将二甲醚引入等离子体共反应系统，获得了目前国际上等离子体气转液研究取得的最高液相产物选择性(高达58％)。如在温度1000C、大气压力下，等离子体输入功率50W、气体流速40SCCM、甲烷二甲醚进料比为1时，等离子体共转化甲烷二甲醚生成液相产品总选择性达到51．8％，一步直接合成出高附加值产品，包括多甲氧基烷烃，其中二甲氧基甲烷和二甲氧基乙烷的选择性最高分别达到6．2％和14．O％，为替代以

3、甲醛为反应物的合成多甲氧基烷烃路线提供了新途径。由于二甲醚的气溶胶特性，研究还发现介质阻挡气体放电等离子体二甲醚共转化产物分布与其他低碳烷烃、醇类转化体系相比有很大不同：1)一般等离子体低碳烷烃、醇类转化反应遵循自由基碳链增长机理，碳链可增长至C7以上，而介质阻挡气体放电等离子体二甲醚转化体系碳链增长到C3就截止；2)与甲醇、乙醇等离子体转化相比，二甲醚等离子体共转化反应液相产物主要是自由基复合产物二甲氧基化合物，而前两者主要是氧化产物，甲醇反应中酸类产物较多，乙醇反应中醛酮类产物较多。本文还对等离子体

4、处理制备钒氧化物催化剂应用于二甲醚催化燃烧体系进行了研究(二甲醚等离子体转化的间接法)。研究表明，等离子体处理后，5wt％V!Y．A1203催化剂表殛分散度有所提高，表面V／AI提高了12．7％；5wt％V／HZSM．5催化剂经过等离子体处理后，表面钒的浓度提高了1．75倍，分散性大幅度提高，V／AI提高了7．88倍，VISi提高了2．09倍。等离子体处理制备的5wt％V／A1203催化剂具有良好的低温活性，二甲醚完全转化的温度由823K降低到773K，相同活性下反应温度降低了50K。关键词：等离子体直

5、接转化；等离子体制备催化剂：二甲醚；介质阻挡气体放电；催化燃烧：钒催化剂；天津大学博士学位论文ABSTRACTDimethylether(DME)canbesynthesizeddirectlyfromsyngas，similartOthesynthesisofmethan01．DMEisoneofthethreeimportantsyntheticfuels(F—Toils，methanolandDME)bytheGTL(gas—to—liquid)processes．Inrecentyears，mu

6、chattentionhasbeendrawntothedimethyletherutilization．DMEwasrelativelyinert，non—corrosive，non—carcinognic，withhighcetanenumber(55)，andCanbestoredandhandledlikeLPG．DMEwasextensivelyusedinaerosolindustry，andhasbeenrecognizedasanalternativefordieselfuelandap

7、otentialalternativeintermediateforthesynthesisofchemicals．Coldplasmas．withtherelativelyhighelectrontemperature(1-10eV)andtherelativelylowgastemperature(aslowasroomtemperature)，Canleadtothedirectconversionsformanyreactionsthatwouldbedifficultthermodynamic

8、ally．andhasbeenrecognizedasapromisingnewtechnology．However,duetothepoorunderstandingonplasmachemistry，theselectivitycontrolfortheobjectiveproducts，esp．，theliquidproducts，isstillverydifficult。‘Inthiswork，weattempttointroduc