Окисление газообразных олефинов и гексена-1 в плазме барьерного разряда


Просмотр статьи
PDF, 368,9 КБ

Oxidation of gaseous olefins and hexene-1 in a barrier discharge plasma

The results of oxidation of gaseous olefins and hexene-1 in a barrier-discharge plasma are discussed. Based on the experimental evidence and theoretical calculations, the possibility of oxidation reaction proceeding via two pathways is validated: 1) interaction of atomic oxygen with the olefinic double bond via a nonchain mechanism and 2) formation of alkenyl radical both as a result of propylene dissociation by electron impact and via interaction of a vibrationally excited olefin molecule with oxygen followed by its involvement into chain-radical oxidation reactions. The comparison of the results on oxidation of liquid and gaseous olefins suggests that the oxidation of liquid olefins occurs mainly at the gas-liquid interface, while gaseous olefins are oxidized in the gas phase.

Андрей Николаевич Очередько, Сергей Владимирович Кудряшов, Андрей Юрьевич Рябов, Галина Семеновна Щеголева, Екатерина Егоровна Сироткина

Том 8, 2009 год



Обсуждены результаты по окислению газообразных олефинов и гексена-1 в плазме БР. На основании полученных экспериментальных данных и данных теоретических расчетов обоснована возможность протекания реакции окисления по двум направлениям: 1) взаи-модействие атомарного кислорода с двойной связью олефина, протекающее по нецепному механизму; 2) образование алкенильного радикала как в результате диссоциации пропилена под действием электронного удара, так и путем взаимодейсвия колебательно-возбужденной молекулы олефина с кислородом, и его последующее участие в радикально-цепных реакциях окисления. Сопоставление результатов окисления жидких и газообразных олефинов позволило предположить, что окисление жидких олефинов происходит преимущественно на границе раздела фаз газ-жидкость, а газообразных – в газовой фазе.

Андрей Николаевич Очередько, Сергей Владимирович Кудряшов, Андрей Юрьевич Рябов, Галина Семеновна Щеголева, Екатерина Егоровна Сироткина

Том 8, 2009 год



1. Кудряшов С. В., Рябов А. Ю., Сироткина Е. Е., Щеголева Г. С. Окисление циклогексена в присутствии алканов в плазме барьерного разряда // Химия высоких энергий, 2003, Т.37, №3, С.220–222.
2. Кудряшов С. В., Рябов А. Ю., Сироткина Е. Е., Щеголева Г. С. Окисление углеводородов в реакторе с барьерным разрядом // Химия высоких энергий, 2000, Т.34, №2, С.145–148.
3. Самойлович В. Г., Гибалов В. И., Козлов К. В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во МГУ, 1989 г., 176с.
4. Patino P., Sanchez N., Suhr H., Hernandez N. Reaction of nonequilibrium oxygen plasmas with liquid olefins // Plasma chemistry and plasma processing, 1999,Vol.19, №2, P.241 – 254.
5. Tanner D., Kandanarachchi P. Reaction of microwave-generated O(3P) atoms with unsaturated hydrocarbons // Journal of organic chemistry, 1998, Vol.63, №14, P.4587 – 4593.
6. Cvetanovic R. Reaction of oxygen atoms with ethylene // The journal of chemical physics, 1955, Vol.23, №8, P.1375 – 1380.
7. Sato S., Cvetanovic R. Photooxidation of butene-1 and isobutene by nitrogen dioxide // Canadian journal of chemistry, 1958, Vol.36, P.970 – 978.
8. Jarvie J., Cvetanovic R. Reaction of oxygen activated by electrical discharge with butene-1 // Canadian journal of chemistry, 1959, Vol.37, P.529 – 540.
9. Sato S., Cvetanovic R. The effect of molecular oxygen on the reaction of oxygen atoms with cis-2-pentene // Canadian journal of chemistry, 1959, Vol.37, P.953 – 965.
10. Hirokami S., Cvetanovic R. Reaction of oxygen atoms, O(3P), with olefins in liquid nitrogen solution at 77 K // Journal of the american chemical society, 1974, Vol.96, №12, P.3738 – 3746.
11. Cvetanovich R. J. Electrophilic character of oxygen atoms // Canadian Journal of Chemistry, 1960, Vol.38, Р.1678–1687.
12. Nguyen T. L., Vereecken L., Hou X. J., Nguyen M. T., Peeters J. Potential Energy Surfaces, Product Distributions and Thermal Rate Coefficients of the Reaction of O(3P) with C2H4(X1Ag): A Comprehensive Theoretical Study // The Journal of Physical Chemistry A, 2005, Vol.109, P.7489 – 7499.
13. Zhao H., Bian W., Liu K. A Theoretical Study of the Reaction of O(3P) with Isobutene // The Journal of Physical Chemistry A, 2006, Vol.110, P.7858 – 7866.
14. Кудряшов С. В., Рябов А. Ю., Сироткина Е. Е., Щеголева Г. С. Моделирование кинетики окисления циклогексана в реакторе с барьерным разрядом // Химия высоких энергий, 2002, T.36, №5, С.391–395.
15. Bolsig. http://www.siglo-kinema.com/bolsig.htm
16. Bettega M. H. F., Winstead C., Lima M. A. P., McKoy V. Electron collisions with C3H6 isomers // International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarms, 27-30 July 2005, Campinas, SP, Brazil, P.80.
17. Electron-Impact Cross-Sections for Ionization and Excitation. http://physics.nist.gov/cgi-bin/Ionization/bebcsdwnload?C3H6
18. Mertz R. Linder F. Elastic and vibrationally inelastic scattering of low-energy electrons from propane // J.Phys., B: At. Mol. Opt. Phys., 2003, Vol 36, P.2921–2941.
19. Словецкий Д.Н. Разложение углеводородов в тлеющем разряде // Химия плазмы, Вып.8, М.: Энергоиздат, 1981 г., С.189–229.
20. http://physics.nist.gov/cgi-bin/Ionization/table.pl?ionization=C3H8
21. Берёзин И. В. Окисление циклогексана. – М.: Изд-во МГУ, 1962 г., 302с.
22. Русанов В. Д., Фридман А. А, Шолин Г. В. Физика химически-активной плазмы с неравновесным колебательным возбуждением молекул // Успехи физических наук, 1981, Т.134, № 2, С.185–231.
23. Бокша Н.С., Козлов К.В., Морозов А.М., Самойлович В.Г. Диагностика неравновесной азотной плазмы по излучению второй положительной системы азота // XXXII Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, г. Звенигород Московской обл., 14 - 18 февраля 2005 г., С.515–518.
24. Автаева С. В., Новичкова Е. Г. Исследование колебательного возбуждения молекул азота в ВЧЕ разряде магнетронного типа в смеси аргона с воздухом // Вестник КРСУ, 2002, №2. http://www.krsu.edu.kg/vestnik/2002/v2/a07.html
25. Pugnin V. I., Seldimirov I. M., Tekuchev A. N. Envestigation of the excitation of nitrogen molecules of the positive column of a discharge in a mixture of CO2 and N2 // Russian physical journal, 1972, Vol.15, № 10, P.1425–1428.
26. Gilmor F. R., Laher R. R., Espy P. J. Frank-Condon factors, r-centroids, electronic transition moments, and Einstein coefficients for many nitrogen and oxygen band system // Journal of physical and chemical reference data, 1992, Vol.21, № 5, P.1005–1107.
27. Козлов К. В. Современный уровень понимания механизма барьерного разряда в смесях кислорода с азотом // Материалы Первой всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии», посвящённой 250-летию МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва, 7 – 9 июня 2005 г., С.81–94.
28. Лосев С.А. Газодинамические лазеры. М.: Изд-во «Наука», 1977 г., 255с.