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crf等离子体发生器能量密度对H2气氛下C2H6脱氢反应的影响

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发布时间：

2022-01-19

crf等离子体发生器能量密度对H2气氛下C2H6脱氢反应的影响：
        crf等离子体发生器能量密度为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。
        crf等离子体发生器能量密度对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crf等离子体发生器能量密度为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crf等离子体发生器能量密度，而非能量密度越高越好。
表3-2crf等离子体发生器能量密度对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