plasma等离子体能量密度对H2气氛下C2H6脱氢反应的影响

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• 作者：等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
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• 发布时间：2021-04-13
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【概要描述】        plasma等离子体能量密度为860 kJ/mol时，H2添加量对C2H6脱氢反应的影响：随着H2浓度增加，C2H6转化率，C2H2、C2H4和CH4收率均有所增加，这表明H2的加入有利于C2H6转化及C2H2、C2H4和CH4生成。产生上述结果的可能原因是：一方面氢气因其导热性好，可大量传递热量，在乙烷plasma等离子体中起稀释气体作用;另一方面氢气的H-H键断裂能为4.48eV，故当高能电子与 H2分子非弹性碰撞时，H2分子吸收能量导致H-H键断裂，生成活泼态的氢原子。活泼氢原子可从C2H6夺取氢，生成C2H5自由基，其身生成H2。活泼氢原子的进一步夺氢及自由基的重组反应导致C2H4和C2H2生成。同时C2H6自身与高能电子的非弹性碰撞更易导致其C-C键断裂，生成中基目田基，为CH4形成奠定基础。因此与plasma等离子体作用下单纯C2H6脱氢相比，C2H6转化率，C2H2、C2H4和CH4的收率随H2浓度增加明显上升。向C2H6中添加H2的力一个优势是抑制了积碳的生成。         plasma等离子体能量密度对H2气氛下C2H6脱氢反应的影响如表3-2所示。随着等离子体注入功率的增加，C2H6转化率迅速增加，这是由于当等离子体能量密度增加时，等离子体中电子能量和电子密度均随之增大，高能电子与H2发生非弹性碰脱撞概率增加，因此产生活性物种概率增加，导致C2H6转化率增加，其他生成产物所需的各种CHx及C2Hx自由基浓度增加，促进了C2H4、C2H2生成量的增加。在plasma等离子体能量密度为860kJ/mol时，乙烷转化率可达59.2%，乙烯收率和乙炔收率之和达37.9%。但同时也应注意到，随着等离子体能量密度的增加，生成C2H4和C2H2的选择性逐渐降低，并有较多的积碳在反应器璧生成。为获得较高的能量效率，应选择合适的plasma等离子体能量密度，而非能量密度越高越好。 表3-2等离子体能量密度对H2气氛下C2H6反应的影响 Ed/(kJ/mol) XC2H6/%  YCH4/% YC2H4/% YC2H2/% 320 37.6 2.6 3.7 10.6 640 45.2 6.1 8.7 21.2 860 59.2 7.0 9.2 28.7 1000 61.6 7.9 9.6 34.6      注：反应条件为C2H6/H2=2