射頻等離子體氨合成及其動力學(xué)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)化工研究中是近年來熱門的研究方向,低溫等離子化學(xué)反應(yīng)具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)粒子活性強,反應(yīng)能量水平高,反應(yīng)處于非平衡狀態(tài)等特點,與傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)方法相比更具優(yōu)勢。應(yīng)用射頻低溫等離子技術(shù)進行了化學(xué)反應(yīng)研究,以高純氫氣和氮氣為原料,對等離子條件下的氨合成反應(yīng)進行了探討。
　　由于低溫等離子體的反應(yīng)特性,對反應(yīng)條件進行了選擇。采用13.56MHz的射頻等離子電源,選擇能量密度較高的內(nèi)電極放電方式,并設(shè)計了與之相

2、應(yīng)的圓盤式平行電極和石英玻璃反應(yīng)器。研究了反應(yīng)體系壓力對等離子生成的影響,在實驗研究中控制體系壓力小于0.03MPa。
　　分別研究分析了反應(yīng)中對氨氣生成速率以及原料氫氣轉(zhuǎn)化率影響最大的四個因素,包括射頻等離子體電源功率WD、進料氣體總體積流量V0、氫氮比N、體系壓力p。確定了較佳的反應(yīng)條件范圍,電源功率為80-100W,進料氣體總體積流量在200-400ml/min,氫氮比為1,體系壓力則最好控制在0.012-0.016MPa之

3、間。同時得到單位體積反應(yīng)氣體得到的電源功率為8.95×10-6W/m3,可知等離子體反應(yīng)實際消耗能量較小,但為了能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)氣體的激發(fā),仍需要維持在40-50W以上。反應(yīng)過程中所得到的最大產(chǎn)物氨氣生成速率為7.07×10-5mol/min,最高氫氣轉(zhuǎn)化率為14.56％,均高于已報道的研究結(jié)果。
　　利用粒子非彈性碰撞理論推導(dǎo)得到了射頻等離子體氨合成反應(yīng)的反應(yīng)機理,認為高能電子與氫氣分子碰撞生成活性氫原子的反應(yīng)是生成產(chǎn)物NH3的關(guān)鍵

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