1-60s ;放電溫度取10-650°C，優(yōu)選 30-500°C;放電壓力取-0.06MPa-0.2MPa，優(yōu)選-0.02MPa-0.1MPa ;反應(yīng)體系中甲烷與氨氣物質(zhì)的摩爾比為0-10，優(yōu)選1-2。
[0050]本發(fā)明的有益效果是:氨基乙腈和N，N-二甲基氰胺的合成是以甲烷和氨氣為原料，均廉價(jià)易得。同時(shí)，等離子體合成法屬于一步法直接合成工藝，方法簡(jiǎn)單，不使用溶劑，無(wú)污染。另外，該方法也適用于C1-C5的各種烷烴、烯烴、炔烴與氨氣合成有機(jī)化合物。并且，除氨基乙腈和N，N-二甲基氰胺外，利用等離子體合成法還可以得到乙腈、乙二胺、4，5- 二氫-5-甲基吡唑、氨基吡唑等產(chǎn)物。
【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1甲烷和氨氣為原料產(chǎn)物GC-MS分析結(jié)果圖。
[0052]圖2乙烷和氨氣為原料產(chǎn)物GC-MS分析結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0054]對(duì)比實(shí)施例1:單介質(zhì)阻擋放電一線筒式反應(yīng)器
[0055]在0.1MPa壓力下，將甲烷與氨氣以摩爾比1:2(其中甲烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)通入放電反應(yīng)器，氣流穩(wěn)定后，接通等離子體電源進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電。反應(yīng)器采用線筒式電極結(jié)構(gòu)，用外徑15_、內(nèi)徑13_的硬質(zhì)玻璃管制成筒狀反應(yīng)器(同時(shí)也作為阻擋介質(zhì))，中心電極為直徑1_的不銹鋼電極，接地極為壁厚為1_圓柱形鐵箔(緊貼在玻璃管外壁)，反應(yīng)器的有效放電長(zhǎng)度為150_。該反應(yīng)器的極間距設(shè)置為7_，超過(guò)了本發(fā)明推薦的范圍。
[0056]反應(yīng)器的放電參數(shù)為:電壓16kV，頻率12kHz ;反應(yīng)器的其它反應(yīng)條件為:反應(yīng)物在放電區(qū)停留時(shí)間7.5s，放電溫度近似為室溫(大約30°C )。則反應(yīng)結(jié)果為:甲烷與氨氣幾乎不發(fā)生反應(yīng)。這是因?yàn)樵诒緦?shí)施例中，兩極間距超過(guò)了本發(fā)明推薦的范圍，等離子體放電區(qū)的電子(e)能量和密度過(guò)小。
[0057]對(duì)比實(shí)施例2:
[0058]重復(fù)對(duì)比實(shí)施例1，將電極間距改為1.5mm,其余反應(yīng)器參數(shù)與放電參數(shù)不變。則反應(yīng)結(jié)果沒(méi)有生成目的產(chǎn)物，只是在反應(yīng)器壁和電極上產(chǎn)生大量積碳。這是因?yàn)樵诒緦?shí)施例中，兩極間距小于本發(fā)明推薦的范圍，等離子體放電區(qū)的電子(e)能量和密度過(guò)大。
[0059]實(shí)施例1:單介質(zhì)阻擋放電一線筒式反應(yīng)器
[0060]在0.1MPa壓力下，將甲烷與氨氣以摩爾比1:2(其中甲烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)通入放電反應(yīng)器，氣流穩(wěn)定后，接通等離子體電源進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電。反應(yīng)器采用線筒式電極結(jié)構(gòu)，用外徑9_、內(nèi)徑6_的硬質(zhì)玻璃管制成筒狀反應(yīng)器(同時(shí)也作為阻擋介質(zhì))，中心電極為直徑3_的不銹鋼電極，接地極為壁厚為1_圓柱形鐵箔(緊貼在玻璃管外壁)，極間距為3mm，反應(yīng)器的有效放電長(zhǎng)度為100mm。
[0061]反應(yīng)器的放電參數(shù)為:電壓12kV，頻率12kHz ;反應(yīng)器的其它反應(yīng)條件為:反應(yīng)物在放電區(qū)停留時(shí)間5s，放電溫度近似為室溫(大約30°C)。反應(yīng)產(chǎn)物采用GC-MS進(jìn)行分析。則反應(yīng)結(jié)果為:甲烷的轉(zhuǎn)化率為4%，氨基乙腈的選擇性為30%，N，N- 二甲基氰胺的選擇性為 40%。
[0062]實(shí)施例2:
[0063]重復(fù)實(shí)施例1，但是將壓力改為0.05MPa，其余參數(shù)不變。反應(yīng)結(jié)果為:甲烷轉(zhuǎn)化率為10%，有積碳現(xiàn)象，氨基乙腈選擇性為10%，N，N-二甲基氰胺選擇性為15%。
[0064]實(shí)施例3:
[0065]重復(fù)實(shí)施例1，但是將甲烷與氨氣改為摩爾比1:3(其中甲烷流速為15ml/min，氨氣流速為45ml/min)，其余參數(shù)不變。反應(yīng)結(jié)果為:甲烷轉(zhuǎn)化率為7 %，氨基乙腈選擇性為35 %，N，N- 二甲基氰胺選擇性為43 %。
[0066]實(shí)施例4:
[0067]重復(fù)實(shí)施例1，但是將放電電壓改為14kV，反應(yīng)溫度改為350°C，則，其余參數(shù)不變。反應(yīng)結(jié)果為:甲烷轉(zhuǎn)化率為8%。氨基乙腈選擇性為40%，N，N-二甲基氰胺選擇性為40%。
[0068]實(shí)施例5:
[0069]重復(fù)實(shí)施例1，但是將原料改為乙烷和氨氣，其摩爾比為1:2(其中乙烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)，其余參數(shù)不變。反應(yīng)產(chǎn)物采用GC-MS進(jìn)行分析，反應(yīng)結(jié)果為:乙烷轉(zhuǎn)化率為6%。得到乙腈、乙二胺、N，N- 二甲基氰胺，氨基乙腈，4，5- 二氫-5-甲基吡唑等產(chǎn)物，選擇性相近。
[0070]實(shí)施例6:脈沖電暈放電
[0071 ] 在0.08MPa壓力下，將甲烷與氨氣以摩爾比1:2 (其中甲烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)通入放電反應(yīng)器，氣流穩(wěn)定后，接通脈沖高壓電源進(jìn)行電暈放電。反應(yīng)器采用線筒式電極結(jié)構(gòu)，中心暈線為3mm的銅電極。筒式電極是一個(gè)長(zhǎng)300mm、內(nèi)徑25mm的不銹鋼圓筒。反應(yīng)器的有效放電長(zhǎng)度為100_。脈沖直流高壓電源，采用儲(chǔ)能電容通過(guò)火花間隙向負(fù)載泄放的方式產(chǎn)生脈沖電壓。反應(yīng)器的放電參數(shù)為:脈沖電壓的峰值36kV、脈沖重復(fù)頻率66Hz ;反應(yīng)器的其它反應(yīng)條件為:反應(yīng)物在放電區(qū)停留時(shí)間5s，放電溫度200°C。則反應(yīng)結(jié)果為:甲烷轉(zhuǎn)化率為28%。氨基乙腈選擇性為35%，N，N-二甲基氰胺選擇性為42%。實(shí)施例7:輝光放電
[0072]在0.12MPa壓力下，將甲烷與氨氣以摩爾比1:2(其中甲烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)通入放電反應(yīng)器，氣流穩(wěn)定后，接通電源進(jìn)行輝光放電。反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)螺旋狀電極經(jīng)絕緣連接件與磁流體密封裝置相連，再連接到轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。當(dāng)通以交流高壓達(dá)到氣體擊穿電壓時(shí)，反應(yīng)氣體在兩電極之間形成的等離子體區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在旋轉(zhuǎn)的放電反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物全部垂直通過(guò)等離子體區(qū)。反應(yīng)器采用線筒式結(jié)構(gòu)，中心電極使用金屬镲電極(直徑3mm)，外電極使用不銹鋼筒(外徑25mm、內(nèi)徑23mm)，極間距為10mm，放電區(qū)長(zhǎng)度120mm。反應(yīng)器的放電參數(shù)為:雙極性高壓脈沖電源工作頻率為20kHz，脈沖電源的占空比為9%，輸入電場(chǎng)峰值電壓1.SkV ;反應(yīng)器的其它反應(yīng)條件為:反應(yīng)物在放電區(qū)停留時(shí)間6.2s，放電溫度300°C。則反應(yīng)結(jié)果為:甲烷轉(zhuǎn)化率為14%。氨基乙腈選擇性為18%，N，N- 二甲基氰胺選擇性為20 %。
[0073]實(shí)施例8:射頻放電
[0074]在0.06MPa壓力下，將甲烷與氨氣以摩爾比1:2 (其中甲烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)通入放電反應(yīng)器，氣流穩(wěn)定后，接通高頻等離子體發(fā)生器進(jìn)行射頻放電，電源頻率為13.56MHzο采用外電極裝入方式，進(jìn)氣口到出氣口的距離為IlOmm ;內(nèi)管內(nèi)徑為5mm，這也是正電極的外徑值；外管內(nèi)徑為10.2mm ;壁厚均為0.6mm ;進(jìn)氣口到反應(yīng)區(qū)的距離為20mm ;反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度25mm，放電間距為2mm。
[0075]反應(yīng)器的放電參數(shù)為:電壓1.0kV,電流0.13A ;反應(yīng)器的其它反應(yīng)條件為:反應(yīng)物在放電區(qū)停留時(shí)間1.5s，放電溫度450°C。則反應(yīng)結(jié)果為:甲烷轉(zhuǎn)化率為53%。氨基乙腈選擇性為35%，N，N- 二甲基氰胺選擇性為45%。
[0076]實(shí)施例9:滑動(dòng)電弧放電
[0077]在0.1MPa壓力下，將甲烷與氨氣以摩爾比1:2(其中甲烷流速為20ml/min，氨氣流速為40ml/min)通入放電反應(yīng)器，氣流穩(wěn)定后，接通等離子體電源進(jìn)行放電，電源采用具有漏磁結(jié)構(gòu)的交流電源，電源頻率50Hz。
[0078]反應(yīng)器內(nèi)包括一個(gè)噴嘴和兩片刀片式不銹鋼電極，噴嘴直徑為1.5mm，電極厚度3mm，兩極間距為3mm，電極起弧端距離噴嘴15mm。反應(yīng)器的放電參數(shù)為:電壓為8640V，電流
0.56A ;反應(yīng)器的其它反應(yīng)條件為:甲烷轉(zhuǎn)化率為46%。氨基乙腈選擇性為35%，N，N-二甲基氰胺選擇性為36 %，乙炔20 %。
[0079]實(shí)施例10:微波等離子體
[0080]微波等離子體反應(yīng)器矩形波導(dǎo)型號(hào)為BJ22，尺寸為109.2mmX 54.6mm。在矩形波導(dǎo)上、下寬面中心線處有一圓孔。一根外直徑為20mm、內(nèi)直徑為16mm的石英管垂直穿過(guò)上、下寬面的孔。