【摘 要】
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本文对等离子体法转化天然气制乙炔进行了研究.提出利用微波低温等离子体和常规直流高压等离子体相结合获取大功率非平衡等离子体的想法,在装置研制的基础上对等离子体特性及
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本文对等离子体法转化天然气制乙炔进行了研究.提出利用微波低温等离子体和常规直流高压等离子体相结合获取大功率非平衡等离子体的想法,在装置研制的基础上对等离子体特性及调控方法、装置稳定性、天然气转化工艺等几个方面进行了研究.设计了同轴谐振腔-波导正交偶合微波等离子体装置,将该微波等离子体装置与常规直流高压等离子体装置结合,得到了"微波复合直流等离子体装置",并对等离子体的V-I特性及能量效率进行了研究.结果表明:等离子体电压随电流的增大而降低,表现出典型的非热等离子特征.在功率95 kW、甲烷流量440L/min、H<,2>/CH<,4>=1.8时装置能量效率高达97%.在天然气转化制乙炔工艺研究方面,确定了反应腔的最佳直径(16mm),得到了反应结果随反应条件的变化规律.发现了影响等离子体工作稳定性和电极寿命的关键因素和控制方法.文中对复合等离子体的结构特征进行了研究.发现微波等离子体为丝状结构,并且与直流等离子体复合后这一特征仍然得以保持并强化,说明复合后等离子体仍然具有明显的非平衡特性.本文最后对甲烷转化制乙炔过程的热力学和动力学进行了初步分析.本文通过微波等离子体与直流等离子体的有机结合,实现了二者的优势互补,得到了常压大功率非平衡等离子体,并且将其应用于天然气转化制乙炔过程取得了很好的反应结果.
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