Экспериментальное исследование конверсии углеводородов в неравновесном СВЧ-разряде

• Автор: Демкин, Святослав Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 314 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§ І.І. СВЧ-разряд в плазмогамии
5 1.2. Изучение механизмов конверсии углеводородов в
СВЧ-разряде
§ 1.3. Полимеризация углеводородов в СВЧ-разряде
§ 1.4. Плазмохимия СВЧ-разрядов, содержащих органические
вещества
§ 1.5. Применение СВЧ-раэряда в аналитической химии
§ 1.6. Конверсия метана в ацетилен в СВЧ-разряде
ВЫВОДЫ
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЕ! ДИАГНОСТИКИ
РАЗРЯДА
§ 2.1. Описание экспериментальной установки
§ 2.2. Схемы ввода и измерения СВЧ-мощности
§ 2.3. Методика анализа продуктов конверсии
§ 2.4. Метод определения степеней конверсии и селективностей
конверсии метана, этана и пропана
§ 2.5. Спектральная диагностика разряда
§ 2.5.1. Методы определения температуры в разрядах
§ 2.5.2. Спектральная установка высокой разрешающей сиры
§ 2.5.3. Обработка экспериментальных контуров спектральных
линий
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНВЕРСИИ МЕТАНА В АЦЕТИЛЕН В
СВЧ-РАЗРЯДЕ
§ 3.1. Постановка задачи
§ 3.2. Конверсия метана
§ 3.3. Оптимизация процесса конверсии &. ацетилен с помощью
различного вида закалок
§ 3.4. Разработка методов стабилизации разряда на метане
в СВЧ-плазмотроне
§ 3.5. Содержание гомологов ацетилена в продуктах реакции.'

§ 3.6. Результаты спектральных измерений в СВЧ-разряде
на метане
§ 3.7. Обсуждение результатов измерений
§ 3.8. Механизм конверсии метана в СВЧ-разряде
§ 3.9. Энергетическая эффективность {плазмохимический КПД)
процесса конверсии метана в СВЧ-разряде
ВЫВОДЫ
Глава 4. ДИССОЦИАЦИЯ МЕТАНА НА ВОДОРОД И УГЛЕРОД В УСТАНОВКЕ
С КОМБИНИРОВАННЫМ ВВОДОМ ЭНЕРГИИ
§ 4.1. Постановка задачи
5 4.2. Схема установки и методика эксперимента
§4.3. Диссоциация метана при чисто тепловом нагреве
§ 4.4. Диссоциация метана при комбинированном вводе энергии. I.3I
§4.5. Обсуждение результатов
§ 4.6. Вероятный механизм ускорения процесса конверсии
метана в водород и углерод в системе с комбинированным
вводом энергии
ВЫВОДЫ
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНВЕРСИИ ЭТАНА И ПРОПАНА В СВЧ-РАЗЩЕ
§ 5.1. Постановка задачи
§ 5.2. Экспериментальные результаты
§5.3. Конверсия этана
§5.4. Обсуждение результатов экспериментов с этаном
§ 5.5. Механизм конверсии этана
§5.6. Конверсия пропана
§ 5.7. Механизм конверсии пропана
§5.8. Определение порядка реакции распада углеводородов
в СВЧ-разряде
§5.9. Общие закономерности конверсии" простейших
углеводородов в СВЧ-разряде
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Рост потребления энергии вследствие научно-технического прогресса ограничивается количеством разведанных и разработанных запасов полезных ископаемых, с одной стороны, и ухудшением общей экологической ситуации вследствие вредньх выбросов при использовании топлив, с другой стороны. Рациональное использование энергоресурсов, одним из которых являются природные* газы, подразумевает комплексное их использование при переработке в энергоёмкие носители или вещества, необходимые для органического синтеза. В решении этой проблемы имеются два направления. Первое, требующее значительных капитальных затрат, связано с высокотемпературным пиролизом природных газов, имеющим конечными продуктами водород (экологически чистое топливо) и сажу (основа для производства красок и резины). Второе -конверсия природных газов в низкотемпературной плазме, где получается не только водород, но и непредельные соединения -ацетилен, этилен, пропилен и другие [1-4], необходимые в больших количествах для органического синтеза, в частности, для производства полимерных пластмасс.
Низкотемпературная плазма уже нашла достаточно широкое применение в химической технологии и технологии обработки материалов. Прикладная плазмохимия охватывает широкий круг процессов, представляющих значительный интерес дли различных областей народного хозяйства: химической, металлургической, электронной, радиотехнической, электротехнической
промышленности, промышленности строительных материалов и т.д. Более двадцати плазмохимических процессов успешно внедрены в промышленности, десятки процессов прошли лабораторные и опытно-промышленные испытания и готовятся к внедрению [4].
Плазмохимические методы получения веществ и обработки
* Здесь и далее под природными газами будем подразумевать метан, этан, пропан.

Рис. 5. Схема подвода и измерения СВЧ-мощности.
I - магнетрон, 2, 7 - волноводы сечением 90x45 мм2, 3, 6 - волноводные переходы, 4 - волновод сечением 72x34 мм2, 5 - плазмохимический реактор, 8 - волноводный поршень.