甲烷在直流放电等离子体中的分解产物

测量了甲烷及其在直流放电等离子体中的分解产物的发射光谱,研究了甲烷的分解过程及碳二烃的形成过程,考察了甲烷在等离子体中的分解产物H及CH自由基。实验结果表明,在甲烷等离子体空间内存在着未分解的甲烷、H和CH自由基及生成的碳二烃。这些物质的成分比例在放电的不同时间是不同的。     

甲烷在直流放电等离子体中的分解和碳二烃的形成

测量了甲烷在直流放电等离子体中的红外发射光谱,研究了甲烷分解过程以及碳二烃形成过程,考察了重要可控宏观参数对过程的影响。实验结果表明:在直流放电条件下,对甲烷分解是有效的。为了得到较高的碳二烃收率,甲烷的分解和碳二烃的形成应在不同的阶段,采取不同的条件。在大量实验的基础上得到了电流密度与可加工进料量的最佳组合数据,为直流放电反应器放大设计以及在此条件下原料的适宜流量提供依据。     

甲烷等离子体法制氢气和碳材料研究进展

传统甲烷制氢技术会伴随大量的二氧化碳排放,甲烷等离子体法裂解技术将甲烷中的碳元素直接转化为固体碳材料,过程无二氧化碳排放,并有效提高了甲烷的利用价值。通过文献调研方式回顾和分析了甲烷等离子体法裂解技术在国内外的发展现状。研究结果表明：(1)甲烷等离子体法裂解中等离子体的类别主要分为热等离子体和冷等离子体,冷等离子体中主要的活性粒子是高能电子,热等离子体中的活性物质为高能电子和重粒子;(2)冷等离子体的产生方式主要有电晕放电、介质阻挡放电、滑动电弧放电等,所需功率较低;热等离子体的产生方式主要为直流电弧放电、直流-射频耦合放电,所需功率较高;(3)甲烷在等离子体中的转化率和氢气的产率与工作气体类别、工作气体与甲烷物质的量比、气体电解功率大小、电极构型、反应腔体结构等工艺参数都有直接关系;(4)通过调整工艺参数和电极结构设计,甲烷在等离子体中可裂解生成如炭黑、碳纳米管、石墨烯纳米薄片等不同形貌的固体碳材料,产品多样。结论认为,甲烷等离子体法裂解技术不仅可以降低温室气体排放,还是甲烷高附加值利用的一个重要方向;提高甲烷等离子体法制氢的能量利用效率和生成碳材料的选择性是该技术的发展方向。     

辉光放电等离子体处理制备Fe/γ-Al_2O_3催化剂对碳纳米管生长的影响

研究了辉光放电等离子体处理Fe/γ-Al2O3催化剂对甲烷分解制备碳纳米管的影响。和常规的铁催化剂相比,经过等离子体处理的催化剂抑制了甲烷的分解,且生成的碳产物形貌不同于常规催化剂。电子顺磁共振(ESR)光谱研究发现,铁催化剂在等离子体处理过程中,电子结构发生了改变,从而使催化分解不同于常规催化剂。     

由固体碳和水生产重质烃的方法和系统

由固体碳和水生产l质经的方法和系统CN 02 ng 066/烟中武史(日本东京)一2002一01一29;Int.CI.C07CI/00C07CI/04 C07C2/76 C10CI/04 一种由固体碳和水产生重质烃的方法和系统,反应在电弧等离子体反应器中进行。该电弧等离子体反应器具有电弧放电电极和由装在其中的固体碳形成的许多细小的电弧通道。在等离子体反应器中将进料水转变成水蒸气,并将水燕气通人细小的电弧通道,在电弧等离子体存在下水燕气与固体物质反应生成合成气。该合成气转化成甲烷,一部分甲烷转化成乙炔。在固体酸催化剂存在下甲烷和乙炔的混合物反应生成异丁烯,然后…     

低温等离子体催化甲烷转化的最新研究进展

介绍了低温等离子体催化甲烷转化制碳二烃的研究概况,从不同的添加气、不同的催化剂等以及反应机理方面评述了近些年国内外采用低温等离子体催化甲烷转化的研究情况和发展趋势。     

甲烷介质阻挡放电等离子体转化的研究

运用4个介质阻挡放电反应器,考察了甲烷介质阻挡放电等离子体转化过程中,高压电极位置、放电间隙、内电极形式、氢气与甲烷的体积比、空气冷却方式等因素对甲烷转化率和产物分布的影响。实验结果表明,高压加于外电极时甲烷的转化率明显低于加于内电极时甲烷的转化率;对外电极进行空气冷却后,反应温度升高速率变缓,可将反应温度控制在理想范围(60～150℃)内,同时可获得较高的甲烷转化率,且操作安全。反应器参数对甲烷转化率有明显的影响,而对产物分布影响不显著,主要产物为乙烷、乙烯和丙烷。在反应系统中加入氢气,在氢气与甲烷的体积比为1.50时,C2烃选择性为74.50%。     

有效烃源岩及其与天然气藏关系探讨

在天然气成因研究和勘探中,确定有效烃源岩和有效成藏组合是非常重要的。对于原型盆地来说 ,无论是碳酸盐岩还是泥岩 ,其有效烃源岩有机碳丰度下限值均为 0 .5 %。对于多旋回叠合残留盆地来说 ,该有机碳下限值对于二次生烃已不适用。有机质的成熟度不同 ,二次生烃有效烃源岩有机碳的下限值也不同 ,有机质成熟度 Ro 值在 1 .0 %～ 1 .2 %之间时 ,有机碳下限值为 1 .5 %～1 .8% ,Ro 值在 1 .2 %～ 2 .0 %之间时 ,有机碳下限值为 1 .8%～ 3 .2 % ,Ro 值在 2 .0 %～ 3 .0 %之间时 ,有机碳下限值为 3 .1 %～ 8.4% ,有机质成熟度 Ro 大于 4.0 %、H/C比值小于 0 .3的地区 ,无论有机碳丰度有多高 ,找气藏的希望则相当小。另一类有效烃源是古油气藏的储层沥青和局部残留的液态烃 ,由其裂解生成的烃类可以形成轻质油藏和天然气藏 ,这些次生油气藏有的再次被改造则形成晚期的天然气藏。因此 ,有效烃源岩或有效烃源生、排烃中心的叠加决定了次生油气藏的分布。     

深层烃源岩热模拟过程中气态烃产物变化特征――以济阳坳陷沙四段和昌潍坳陷孔二段烃源岩为例

对济阳坳陷沙四段和昌潍坳陷孔二段的泥岩样品进行热模拟实验并对其气态烃产物进行分析后表明,气态烃产率随热模拟温度升高而增大,350℃时开始急剧增大;产物中甲烷含量和C2―C5重烃含量均随模拟温度的升高而增大,C2-C5占C1-C2的比例呈降低趋势。对气态烃的稳定碳同位素进行分析后指出,甲烷碳同位素在350℃之前有所减小,当温度超过350℃后逐渐增大;C1―C4烃类气体碳同位素分布在-24．6‰～-42．6‰之间。还指出济阳坳陷和昌潍坳陷深层烃源岩在进入成熟演化阶段后具有生油气的潜力,但烃源岩的原始有机碳含量对油气的生成量有影响。     

柴达木盆地三湖地区生物气地球化学特征及重烃组分成因分析

柴达木盆地三湖地区的天然气区是目前我国发现的最大生物气区.系统采集了该区涩北一号气田、涩北二号气田和台南气田不同气层组的35个天然气样和11个地层水样,进行了天然气组分和碳、氢同位素分析,同时对地层水的氢、氧同位素也进行了分析.结果表明:天然气组分以甲烷为主,CH4>99%,C2 <0.15%,干燥系数为0.999;气体同位素组成特征为-68.6‰<δ13C1<-63.9‰,-50.6‰<δ13C2<-40.7‰,-36.2‰<δ13C3<-31.9>‰,-234.7‰<δD1<-214‰;δ13C1与δD1关系图和δDH2o>与δD1关系式都显示出三湖地区生物甲烷形成途径以CO2还原为主.认为三湖地区生物气中重烃与该盆地热成因重烃地球化学特征明显不同,其重烃成因复杂,可能为生物成因和低温热成因共同作用的结果.     

济阳坳陷孤北潜山煤成气成藏过程分析

根据气体组分、甲烷同系物碳同位素及轻烃参数,确定济阳坳陷孤北潜山带煤成气源主要为石炭-二叠系煤系烃源岩,中生界煤系烃源岩也具有一定的贡献,煤成气主要分布于第二排山、第三排山北部远离孤北断层地区及第四排山.在煤成气源确认的基础上,通过储集层流体包裹体均一温度及生烃动力学分析,结合烃源岩的生烃-埋藏史,认为该区石炭-二叠系煤系烃源岩经历了4次生烃过程,燕山期和喜马拉雅期是主要生烃期,中生界煤系烃源岩生烃期主要为喜马拉雅后期.该区煤成气藏可能有2种成因,一是源自石炭-二叠系煤系烃源岩的原生气藏在喜马拉雅期被破坏后再次聚集而成;二是喜马拉雅期埋藏较深的石炭-二叠系及中生界煤系烃源岩再次生烃形成,其中第二种成因的煤成气是今后孤北潜山带天然气勘探的重点.     

气态烃在CN—18催化剂上蒸汽转化为宏观动力学

用内循环无梯度反应器 ,在压力为 3.0MPa(绝 ) ,温度为 550～ 750℃ ,n(H2 O) /n(C)为 2 .0～4 .0 ,碳空速为 4 .5× 1 0 5～1 .1× 1 0 6h-1的条件下 ,测取CN -1 8催化剂上甲烷蒸汽转化反应的宏观动力学数据 ,用CH4 +H2 O =CO +3H2 和CH4 +2H2 O =CO2 +4H2 平行反应模型来描述反应的进行。将测得的数据采用阻尼最小二乘法回归处理得到了CN -1 8催化剂上甲烷蒸汽转化反应的CO和CO2 生成的宏观速率的表达式。该表达式可用于使用CN -1 8催化剂时反应器的设计计算。     

活性炭引发的常压连续微波放电下甲烷转化制C2烃

考察了活性炭引发的常压微波连续放电下甲烷转化制C2烃的过程。活性炭及氢气的存在有利于常压连续微波放电的生成。在这一过程中甲烷转化的主要产物为乙炔。随着停留时间的缩短及甲烷浓度的减小甲烷的转化率降低而乙炔和乙烯的选择性基本保持不变。氢气易在微波场下放电,促进了甲烷的转化和乙炔的生成。     

脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战

“3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO₂转化、CH₄裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。     

Z型催化剂上甲烷蒸汽补碳转化制甲醇合成气宏观动力学的研究

甲烷蒸汽补加二氧化碳催化转化制合成甲醇合成气是利用废弃的CO2 ,使之转化为有用的碳源 ,达到调节合成气中H2 /CO比例的目的 ,从而降低甲烷消耗 ,降低合成气成本 ,使甲醇产品更具市场竞争力。在磁力搅拌内循环无梯度反应器中 ,采用正交表L2 5(5 6 )安排试验 ,在压力 3.0MPa下 ,以温度、甲烷流量、CO2 /烃碳、H2 O/烃碳四种因素为影响因素 ,考察Z - 2催化剂反应的宏观动力学 ,得到了在温度 6 5 0～ 85 0℃范围内的宏观动力学方程式。     

徐深1井深层天然气地球化学特征与各类气源岩的贡献

徐深1井4个井段天然气甲烷组分都占烃类含量的97%以上,演化程度随着埋深而增加。随着演化程度加深,链烷烃脱甲基、环烷烃开环作用、芳构化作用和烷基化程度不断提高。营城组天然气甲烷碳同位素值比乙烷的重,碳同位素值都有反序特征;火石岭组天然气甲烷碳同位素值为-29.20‰,乙烷碳同位素值未检测到。徐深1井营城组具有腐殖型特征,处于高-过成熟演化阶段;火石岭组则具有腐泥型特征,为高-过成熟天然气。利用烃源岩及天然气烃指纹色谱技术和模拟计算软件建立了源岩贡献比例计算模板。经模板计算,徐深1井营城组天然气来自沙河子组烃源岩的占54%以上;火石岭组天然气来自火石岭组烃源岩的占50%,来自沙河子组烃源岩的占43.08%。营城组和石炭-二叠系烃源岩对营城组和火石岭组天然气的贡献均较小。     

满东-英吉苏地区天然气气源及气藏成藏期分析

满东一英吉苏地区满东l气藏和英南2气藏天然气组成性质较相似．在天然气组分组成中重烃含量较高,大部分样品干燥系数小于0．9;氮气相对含量也较高。平均为17％;天然气碳同位素较轻。δ13C1分布在-36．2‰～-39．3‰之间。δ13C2分布在-30．9％oo～-39．0‰之间,甲烷氢同位素较重,δvCH4值分布在-147．8％。～-154．4‰范围内;在天然气轻烃组成中环烷烃含量很高,其次是链烷烃。芳烃含量最低。根据天然气特征分析．该区天然气主要来源于寒武一奥陶系烃源岩。储层储层古地温演化史模拟和包裹体均一温度测定结果对比分析。该区气藏形成于晚第三纪。具有晚期成藏的特点。     

塔里木盆地和田河气田天然气裂解类型

和田河气田天然气来自寒武系高-过成熟烃源岩,气田大体上呈长条状东西向展布。和田河气田天然气组分具有随C₁/C₂增加C₂/C₃变小、碳同位素δ¹³C₂-δ¹³C₃值变化较大、ln(C₂/C₃)值变化较小的特点。根据目前惯用的干酪根裂解气和原油二次裂解气判识标准,和田河气田的天然气应属于干酪根裂解气。和田河气田东、西部井区天然气干燥系数、甲烷碳同位素值及二氧化碳含量存在明显的差异。伴随晚喜山期和田河圈闭的形成,干酪根裂解生成的天然气以水溶方式自东部高压区向西部低压区运移,由于甲烷在水中的溶解度大于重烃、δ¹³CH₄溶解度大于δ¹²CH₄、CO₂在天然气组分中溶解度最大,造成天然气组分和甲烷碳同位素的分馏,使西部井区天然气具有干燥系数偏高、甲烷碳同位素值偏重、二氧化碳含量明显偏高等特点。     

微波等离子体甲烷转化反应中积炭的形成及其与氢气的反应

考察了微波等离子体甲烷转化反应中积炭的形成条件。积炭的形成主要是由于微波功率增大导致了甲烷深度脱氢自由基CH、C原子和C2物种的相对数量增多。这些深度脱氢物种的增多能够提高C2烃中乙炔的生成选择性,但也容易通过多聚形成积炭。积炭能够与氢气等离子体反应转化成甲烷和乙炔。积炭在组成上可以看作是乙炔和乙烯的多聚物,因为积炭的H/C比例在1.4~1.5附近。     

准噶尔盆地三台油气田原油菌解气特征及成因

通过综合分析天然气组分、碳同位素组成和伴生原油的碳同位素组成、饱和烃色谱、色谱-质谱等资料,对准噶尔盆地三台地区天然气特征及其形成机制进行了研究。三台油气田侏罗系天然气乙烷碳同位素组成普遍较轻,原油碳同位素组成较轻、姥植比较小,甾烷分布以C29和C28甾烷含量较高、C27甾烷含量较低为特征,油、气主要来自阜康凹陷二叠系平地泉组腐泥型烃源岩。天然气组成以甲烷为主,甲烷碳同位素组成较轻,比典型的生物气重,但比热成因气轻;气藏埋藏较浅,与稠油伴生或邻近;伴生的稠油遭较强生物降解,出现25-降藿烷,表明三台油气田侏罗系天然气属于典型的原油菌解气。微生物降解原油的过程是在细菌和热力学作用下由微生物参与的一种水-烃反应,产甲烷菌利用CO2和H2优先对轻碳同位素进行还原反应产生碳同位素组成较轻的甲烷气。含油气盆地中遭生物降解的稠油和油砂分布广泛,原油菌解气藏具有良好勘探前景。