本项目是基于冷等离子体具有较高的电子能量和较低气体温度的特点,将甲烷冷等离子体活化和煤热解过程耦合,解决煤在最佳温度范围内热解产生的自由基碎片的自身缩聚问题,实现甲烷活化与煤热解制油最佳温度的匹配。本项目选择介质阻挡放电作为等离子体放电方式并通过反应器的设计构建了实验研究装置;研究了各种过程参数(热解温度、气体组成、气体流量、热解时间以及放电功率等)对煤热解和甲烷活化耦合过程中焦油产率的影响规律,获得了适合的工艺条件;研究了等离子体-催化相结合的甲烷重整与煤热解耦合过程的规律;利用稳定同位素方法探讨了耦合过程中焦油形成的机理等。结果表明利用CH4/CO2/H2混合气等离子体与煤热解耦合可以明显提高煤热解焦油产率;焦油产率提高的原因是等离子体中的活性自由基与煤热解产生自由基相互作用的结果。研究工作为认识等离子体存在条件下煤热解焦油形成机理和规律以及高油收率煤热解工艺过程的实现提供重要的基础。在本项目完成过程中,在国内外本领域主流刊物发表论文11篇,先后参加8次国际和4次国内会议,交流论文17篇,授权发明专利1项,公开2项;培养博士研究生5名(毕业3名),毕业硕士研究生2名。
英文主题词coal pyrolysis; methane; plasma; dielectric barrier discharge; tar