熱等離子體裂解煤、煤焦油和生物質(zhì)等制乙炔是綠色高效的先進(jìn)技術(shù)。該方法可將復(fù)雜的原料一步轉(zhuǎn)化為乙炔等有機化工基礎(chǔ)原料。熱等離子體技術(shù)的規(guī)�；芯孔C明了其工業(yè)化的可行性。由于該裂解過程是超高溫、毫秒級反應(yīng),利用目前的實驗表征和檢測手段難以獲得具體的裂解機理。因此,本文以密度泛函理論（DFT）為基礎(chǔ),結(jié)合Mayer鍵級理論,對熱等離子體中的反應(yīng)路徑進(jìn)行理論計算及分析,主要工作內(nèi)容如下:（1）煤焦油是煤熱解的副產(chǎn)物,其富含重質(zhì)芳烴,碳?xì)浔容^高,熱等離子體工作氣中的氫氣有利于煤焦油轉(zhuǎn)化為乙炔。選擇萘作為煤焦油中稠環(huán)芳烴的模型化合物,探究其在氫等離子體中的裂解路徑。DFT的計算結(jié)果表明,在高反應(yīng)活性的氫自由基的參與下,萘裂解所需的能壘大大降低。通過兩條主要裂解路徑,萘極易轉(zhuǎn)化為乙炔、氫氣和炭黑,這與文獻(xiàn)報道的實驗結(jié)果吻合較好。（2）生物質(zhì)作為富氫的可再生資源,在與煤的熱等離子體共裂解過程中可補充體系中的氫元素,發(fā)生協(xié)同作用,使得乙炔收率增加。根據(jù)生物質(zhì)和煤的兩步裂解機理,選取乙酸作為生物質(zhì)中全纖維素的初級裂解產(chǎn)物代表,以苯和萘代替煤的揮發(fā)分中芳香烴,探究熱等離子體共裂解的協(xié)同機理。DFT的計算結(jié)果... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１熱等離子體裂解技術(shù)的工藝流程圖【５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｐｌａｓｍａ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＾??

能，具體催化過程及能量見?。??（ａ）?（ｂ）??１５０?－?ＴＳＩ２?１５０?￣?ＴＳ１４?ＴＳ１５??｜｜１七，．＇、?｜?＇?＇ｎ?，??；?、、、?ＴＳ１３?！?ｉｈ－ＣｃＨＬ．＋Ｈ－ｂ?、、、??ｍ－ＣＨ＾ｔＣＨＣＱＱＨ?ｐｄ＋ＣＨｉＣＯＯＨ???Ｐ＇＜ｄ＋Ｈ：〇??１００?＿?ｊ?１？？?－?；??＝?．?：?■？?！??Ｉ?Ｉ??Ｉ?含?丨??５０－?；?５０－?：??０－?ｏ－＾Ｈ＾ＯＯＨ?〇－??圖４．３不同催化劑參與下的苯炔的異構(gòu)化反應(yīng)路徑和所需能量：（ａ）乙酸，（ｂ）水??Ｆｉｇｕｒｅ?４．３?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ａｎｄ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｅｎｅｒｇｉｅｓ?ｒｅｑｕｉｒｅｄ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?０－Ｃ６Ｈ４??ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ：?（ａ）?ＣＨ３ＣＯＯＨ，?（ｂ）?Ｈ２Ｏ??從圖中可以看出，在乙酸及水的催化下，〇－Ｃ６Ｈ４異構(gòu)化為ｐ－Ｃ６Ｈ４：所需跨過??的能壘大大降低。在無催化劑作用下，〇－Ｃ６Ｈ４轉(zhuǎn)化為ｐ－Ｃ６Ｈ４：的活化能壘為３４２．０??ｋＪ／ｍｏｌ和２４６．５ｋＪ／ｍｏｌ，而乙酸的參與使該異構(gòu)反應(yīng)的活化能降至１４３．７ｋＪ／ｍｏ丨和??５．１ｋＪ／ｍｏｌ，水的參與使該異構(gòu)反應(yīng)的活化能降至１４４．１ｋＪ／ｍｏ丨和１９．３ｋＪ／ｍｏｌ。其??中，乙酸相較水的催化活性更好，更有利于該反應(yīng)的發(fā)生。ｐ－ＣｈＨ４：極易開環(huán)成丨－??Ｃ６Ｈ４，該化合物在等離子體超高溫下會繼續(xù)受熱分解生成ｎ－Ｃ４Ｈ３？和Ｃ２Ｈｓ隨后??４５??


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