微波等离子体下甲烷脱氢偶联制C2烃

在微波等离子体下,研究了甲烷以及甲烷和水脱氢偶联制Ｃ２烃的反应,对影响甲烷转化率和产物选择性的几个因素（微波输入功率、反应物的比例）进行了研究。在甲烷体系中,随着微波输入功率的增加和体系压力的降低,甲烷的转化率和乙炔的选择性都增大;乙烷的选择性则降低;乙烯的选择性随体系压力的增大而增大,随功率的增大出现极大值。在甲烷和水体系中,随着微波输入功率的增加,甲烷的转化率和乙炔的选择性随着增大;乙烷的选择     

添加物对钛基甲烷氧化偶联催化剂性能影响的研究──Ⅰ．含有不同添加物的钛基催化剂的XRD研究

研究了在以ＴｉＯ２为基础的甲烷氧化偶联催化剂中添加Ｌｉ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｗ等对催化剂性能的影响。并用ＸＲＤ测定了不同添加物的催化剂结构，结合催化剂活性，探讨了可能的活性相。结果表明，不同的添加物对甲烷氧化偶联制Ｃ２烃催化剂的活性有很大的影响，主要表现在甲烷的转化率，生成Ｃ２烃的选择性明显不同。实验结果还表明，Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ－Ｗ／ＴｉＯ２５组分体系具有很好的活性和Ｃ２烃选择性，可能的活性物相是（Ｍｎ２Ｏ３）８０Ｂ、Ｍｎ５Ｏ８、Ｌａ（ＯＨ）３或Ｌａ２Ｏ３。     

CO_2加氢制低碳烯烃Fe/Silicalite-2催化剂研究 Ⅱ.催化剂制备研究

铁是ＣＯ２加氢制低碳烯烃的催化活性组分，其含量的增加将明显提高ＣＯ２转化率和反应产物中烃类摩分率；ＭｎＯ是Ｆｅ／Ｓｉ－２催化剂ＣＯ２加氢制低碳烯烃的有效助剂，提高ＭｎＯ含量，有利于提高ＣＯ２加氢制低碳烯烃的选择性，尤其可明显提高烃类产物中的烯、烷比值。结果还表明，ＭｎＯ助剂对甲烷生成量的影响不明显；而Ｋ２Ｏ助剂则可抑制甲烷生成，从而进一步提高低碳烯烃选择性，表明ＭｎＯ和Ｋ２Ｏ是Ｆｅ／Ｓｉ－２催化剂ＣＯ２加氢制低碳烯烃的重要助剂。     

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。     

添加物对钛基甲烷氧化偶联催化剂性能影响的研究 Ⅱ．Li－La－Mn／TiO_2催化剂的催化性能及其表征

对ＴｉＯ２、Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌａ／ＴｉＯ２、Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌｉ－Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌｉ－Ｌａ／ＴｉＯ２和Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２等系列钛基甲烷氧化偶联催化剂的催化性能进行了考察，并用ＸＲＤ和ＸＰＳ对该系列催化剂进行了表征。实验结果表明，Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２催化剂对甲烷氧化偶联反应具有较高的反应活性和Ｃ２烃选择性。催化剂中Ｔｉ组分主要以＋４价存在；Ｌｉ组分能促进Ｌａ与ＴｉＯ２的相互作用，而形成钛酸镧，使Ｌａ组分在催化剂表面的浓度减小，而Ｌｉ组分本身则主要是以Ｌｉ２ＳＯ４状态存在于催化剂中，是Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌａ／ＴｉＯ２、Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２等催化剂的优良添加剂。Ｍｎ组分主要以低价（＋２、＋３）氧化物分布于催化剂表面，Ｌａ、Ｍｎ的添加主要是使甲烷活化，提高催化剂的活性，Ｌｉ组分的添加主要是提高甲烷氧化偶联反应的选择性即Ｃ２烃收率。     

脉冲电晕等离子体应用于甲烷

在常压和室温下，研究了脉冲电晕等离子体条件下的甲烷偶联反应。从注入能量、气体总流量、Ｏ２／ＣＨ４的比率和电极表面的催化作用４个方面考察了Ｃ２烃产率的变化。结果表明，脉冲电晕等离子体作用于ＣＨ４／Ｏ２双组分体系时，较高的注入能量，适宜的气体总流量和Ｏ２／ＣＨ４的比率，是获得Ｃ２烃高产率的必要条件。另外，放电电极表面对甲烷偶联反应具有催化作用，其催化活性顺序为：Ｐｔ＞Ｐｄ＞Ｃｕ     

脉冲电晕等离子体应用于甲烷偶联的探索研究

在常压和室温下，研究了脉冲电晕等离子体条件下甲烷偶联反应，从注入能量，气体总流量，Ｏ２／ＣＨ４的比率和电极表面的催化作用４个方面考察了Ｃ２烃产率的变化，结果表明，脉冲电晕等离子体作用ＣＨ４／Ｏ２双组份体系时，较高的注入能量，适宜的气体总流量和Ｏ２／ＣＨ４的比率，是获得Ｃ２烃高产率的必要条件，另外，放电电极表面对甲烷偶联反应具有催化作用，其催化活性顺序为Ｐｔ〉Ｐｄ〉Ｃｕ。     

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。     

甲烷和CO_2重整制合成气单管实验

用Ａ－６型拉西环状整颗催化剂，在模拟工业上甲烷水蒸汽重整的单管实验条件下，考察了反应温度、压力、空速、Ｖ（ＣＨ４）／Ｖ（ＣＯ２）比等对甲烷与ＣＯ２重整所制得的合成气组成、催化剂结炭及强度的影响。实验结果表明，甲烷与ＣＯ２重整生成的合成气中ＣＯ含量高（～４８％），Ｖ（Ｈ２）／Ｖ（ＣＯ）比可达０．８，但在较低温度区的催化剂易结炭和粉碎。     

合成气在K－Fe－MnO／Silicalite－2催化剂上转化为低碳烯烃的研究 I．K_2O助剂的作用

Ｋ２Ｏ是催化剂Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－２由合成气制低碳烯烃的有效助剂，Ｋ２Ｏ能明显提高催化剂活性及低碳烯烃选择性。Ｋ２Ｏ助剂将抑制部分铁的还原，但能增强催化剂对ＣＯ的吸附能力，从而能提高催化剂活性，抑制甲烷的生成，Ｋ２Ｏ助剂能抑制乙烯在催化剂表面的二次反应（尤其是乙烯的歧化反应），从而提高ＣＯ／Ｈ及反应制低碳烯烃的选择性。     

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??The thermal simulation experiment of coal rock can provide a scientific basis for understanding the evolution of hydrocarbon generation in coal??bearing basin and the geochemical characteristics of coalbed methane and its resource prediction. The thermal simulation experiments of gas generation of the upper Paleozoic coal rock samples collected from Qinshui Basin were carried out at the temperatures of 336.8-600 ?棬 the pressure of 50 MPa and the temperature??rising rates of 20 ??/h and 2 ??/h. The results indicated that the gaseous products (relative percent content) were mainly composed of methane?? C_2-5 hydrocarbon gases and carbon dioxide?? the bydrogen content and hydrogen sulfide content being extremely low?? along with the increase in simulation temperature?? the methane and hydrogen increased but carbon dioxide decreased?? and the C_2-5 hydrocarbon gases and hydrogen sulfide increased first and decreased afterwards?? the low temperature??rising rate was favourable to the generation of methane?? C_2-5 hydrocarbon gases?? hydrogen and carbon dioxide?? their formation being stage?? the relative productivity of carbon dioxide or hydrogen was positively correlated with that of methane at the same temperature??rising rate?? which reflects that they and the methane were the products of simultaneous parallel reaction in the process of the pyrolysis of coal rocks?? and the ability of generating methane and C_2-5 hydrocarbon gases of Shanxi Formation coal rocks was higher than that of Taiyuan Formation coal rocks at the same simulation temperature and temperature??rising rate?? which means that the Shanxi Formation coal rocks were more beneficial to coalbed methane formation in natural conditions. Finally?? the significance tracing coalbed methane formation is discussed in the paper according to the experimental results. (Financed by the National Basic Research Program Project??No. 2002CB211701)     

甲烷和氮气在微波等离子体下的转化研究

运用微波等离子体技术研究了甲烷和氮气的化学反应。考察了反应条件对产物选择性和甲烷转化率的影响。甲烷转化率随着微波输入功率的增大和反应物配比 (n(CH4) /n(N2 ) )的减小而增大 ;在最佳条件下 ,甲烷转化率达96 2 %。HCN选择性随着n(CH4) /n(N2 )比的增大而降低 ;在n(CH4) /n(N2 ) <0 995时 ,HCN为主产物 ,且HCN的选择性随微波输入功率的增大而减小 ,在最佳条件下 ,HCN选择性达 91 4% ;在n(CH4) /n(N2 ) >0 995时 ,C2 H2 为主产物 ,然而HCN选择性随着微波输入功率的增大而增加。C2 H2 选择性随着微波输入功率的增大而增加 ,随着n(CH4) /n(N2 )的增大出现极大值 ;在最佳条件下 ,C2 H2 选择性达 72 77%。C2 H2 和C2 H6 的选择性随着微波输入功率的减小和n(CH4) /n(N2 )的增大而增加。对甲烷、氮气等离子体的电子温度和电子密度进行了诊断 ,并运用自由基反应理论解释了反应条件对甲烷转化率和产物选择性的影响。     

甲烷干重整研究进展

甲烷干重整既可以天然气为原料,更适合以富含甲烷和二氧化碳的沼气为原料制富一氧化碳合成气或氢气,具有环境保护与资源利用的双重效益,受到国内外学者越来越多的关注。介绍了国内外学者近年来对甲烷干重整催化剂活性组分、载体、助剂、制备方法、操作参数、反应机理及积炭等方面开展的研究工作及新的等离子体干重整技术研究取得的进展。     

冷等离子体条件下乙烷脱氢

在低温常压等离子体条件下 ,分别研究了纯乙烷、乙烷在二氧化碳气氛下和乙烷在氢气氛下的脱氢反应。结果表明 :乙烷在上述 3种条件下均可发生脱氢反应 ,主要产物是乙炔和乙烯。在二氧化碳气氛下乙烷转化率随着CO2加入量的增加不断增大。乙炔和乙烯收率则随之呈峰形变化 ,合适的二氧化碳加入量 (摩尔分数 )应为 5 0 %左右。在此体系中加入不同类型催化剂可提高乙烷转化率或乙烯收率 ;在氢气氛下不仅提高乙烷转化率和乙炔、乙烯收率 ,且抑制积碳生成。当氢加入量为 70 %、等离子体注入功率为 16W时 ,乙烷转化率为 5 9 2 % ,乙炔、乙烯收率分别为2 8 7%和 9 6%。     

硫对原油裂解气组成及碳同位素组成的影响

应用封闭金管-高压釜体系,对取自新疆塔里木轮古地区基本不含硫的轮古原油样品、原油加元素硫以及原油加正丙硫醇组合分别进行系列性热模拟实验;通过对比各个系列的产物产率特征及碳同位素组成特征,研究硫对原油裂解产物及烃类气体碳同位素组成的影响。结果显示,无论是硫元素还是有机硫化合物的加入,总体上轻微抑制了甲烷等烃类气体的生成,并促使H 2 和CO 2 等非烃类气体产量的增加;同时,加入的元素硫与有机硫化合物的量对反应产物的组成也有明显的影响。硫的加入对烃类气体碳同位素组成影响显著,使低温阶段生成的烃类气体碳同位素变重;尤以有机硫化合物的影响最为显著,与原油本身裂解烃类气体碳同位素相比,其对甲烷碳同位素的影响差值高达7‰,而对乙烷及丙烷碳同位素组成的影响差值也达到5‰。此外,硫对原油裂解产物组成的影响明显与硫元素的化学状态有关,有机硫化合物参与裂解反应的机理与元素硫明显不同.     

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。     

热等离子体重整甲烷和二氧化碳制合成气的热力学研究

常压下利用4kW的直流电弧等离子体装置,进行了甲烷和二氧化碳在氮气等离子体射流作用下重整制备合成气的实验研究。利用氮气作为放电气体产生等离子射流,甲烷和二氧化碳作为反应气体垂直送入此高温射流中,考察了甲烷与二氧化碳配比、进气流量和输入功率对原料转化率、化学能效及热值产率的影响。结果表明:热等离子体重整甲烷和二氧化碳制合成气具有处理量大、甲烷和二氧化碳转化率高、化学能效和热值产率高的特点。     

Thermal Reduction of CO2 in the Presence of H2S

In this work, thermal catalytic systems were used for CO₂ reduction in the presence of H₂S. The thermal reduction products were mainly methane and hydrogen, traces of ethane were also detected. The efficiency of CdSe in production of methane thermally was found to be higher than CdTe and this was even higher than CdS. The kinetics of the chemical reactions catalyzed were utilized to elucidate the reaction mechanisms of the carbon dioxide methanation processes.     

甲烷在氢气助解下的脱氢偶联研究

运用微波等离子体技术 ,研究了甲烷在氢气助解下的等离子体化学反应。在该偶联反应中 ,氢气是一种气体催化剂 ,它的加入有助于甲烷的脱氢偶联转化制备C2 烃。在相同的条件下 ,甲烷的转化率和乙炔的选择性都随着微波输入功率的增加而增大 ,乙烷的选择性则降低。在最佳条件下 ,甲烷的转化率达到 77.5 % ,乙炔的选择性达到 74.1%。对等离子体中的电子密度和电子能量进行了诊断 ,根据实验结果 ,提出了可能的反应机理