Oxidative Conversion of Gaseous Alkanes C3-C4 in the Barrier Discharge Plasma

Abstract

The oxidative conversion of gaseous alkanes C 3 -C 4 in the barrier discharge plasma into valuable oxygenates is investigated. The process of transformation has the single stage and carried out without catalyst using and under on the temperature of environment. The main products are hydroxyl and carbonyl compounds with the amount of carbon atoms equaled to the same amount of carbon atoms in initial gaseous hydrocarbons as opposed to partial oxidation of propane and butanes with the main products of methanol, acetaldehyde, formaldehyde, lower carbon acids, and carbon oxides. To avoid the formation of deposit on the electrode surface we add vapors of liquid hydrocarbon (octane) into a gaseous hydrocarbons feedstock. The mechanism of gaseous alkanes oxidation process implying the dissociation of oxygen and alkane molecules by means of the impact of barrier discharge electron is proposed. The proposed mechanism of oxidation of gaseous hydrocarbons resembles the mechanism of oxidation of liquid alkanes. In both cases the main products (hydroxyl and carbonyl compounds) are produced due to the fact of undergoing of the disproportination reaction of the peroxide radicals. Oxidative Conversion of Gaseous Alkanes C 3 -C 4 in the Barrier Discharge… Окислительная конверсия газообразных алканов С 3 -С 4 в плазме барьерного разряда С.В. Кудряшов, А.Ю. Рябов, А.Н. Очередько Институт химии нефти СО РАН Россия, 634055, Томск, пр. Академический, 4 Исследована окислительная конверсия газообразных алканов С 3 -С 4 в плазме барьерного разряда в ценные оксигенаты. Процесс протекает в одну стадию без использования катализаторов и при температуре окружающей среды. Основными продуктами окисления являются гидроксильные и карбонильные соединения с тем же числом атомов углерода в молекуле, что и в исходных соединениях, в отличие от процессов парциального окисления пропана и бутанов, где преимущественно образуются метанол, ацетальдегид, формальдегид, низшие карбоновые кислоты и оксиды углерода. Высокая селективность окисления обеспечивается подавлением процесса образования отложений на поверхности электродов реактора добавкой жидкого н-октана к потоку углеводородных газов. Рассмотрен механизм плазмохимического окисления газообразных алканов. Инициирование реакции включает в себя диссоциацию молекул кислорода и алкана под действием электронов разряда. Окисление углеводородных газов протекает по схожему с жидкими алканами механизму. В обоих случаях образование гидроксильных и карбонильных соединений происходит в результате диспропорционирования перекисных радикалов. Ключевые слова: барьерный разряд, окисление, газообразные алканы, оксигенаты, механизм реакции, гидроксильные и карбонильные соединения. Введение В настоящее время доля природного газа в мировом энергобалансе возрастает с каждым годом, поэтому поиск новых и усовершенствование существующих способов его переработки остаются актуальной задачей [1-3]. Наряду с традиционными термохимическими активно развиваются и методы нетермической активации физико-химических превращений углеводородов...