플라즈마 반응에 의한 메탄 활성화에 관한 연구

The study on the methane activation by a plasma

저온 플라즈마를 이용한 메탄 직접 전환반응은 진공에서 메탄만을 원료로 마이크로웨이브나 라디오 주파수(R.F)등의 에너지를 가하여 플라즈마 상태로 반응시켜 에틸렌, 에탄, 아세틸렌 등의 C2 화합물을 생성하는 방법이다. 이러한 직접적인 메탄 전환의 장점은 산소를 가하지 않으므로 산소에 의한 부생성물이 없는 점과 저온 플라즈마를 이용하므로 저에너지 공정이라는 것을 들 수 있다. 본 연구에서는 마이크로웨이브와 라디오 주파수(R.F)를 이용하여 저온 플라즈마 반응으로 메탄 전환반응을 수행하였고 일반적인 플라즈마 반응에 사용되는 관형반응기 외에도 독자적인 시리즈 반응기를 설계하여 성능실험을 수행하였다. 또한 플라즈마와 촉매를 이용한 반응실험을 수행 촉매의 영향을 확인하였다. 저온 플라즈마를 이용한 메탄 전환 반응의 특성을 분석한 자료는 공정의 실용화를 위한 반응기 설계 및 반응속도를 분석하기 위한 기초자료로 기대된다.

Methane, the major constituent of natural gas, had been converted to higher hydrocarbons by microwave and radio-frequency plasma in vacuum condition. Methane had been activated to plasma by suppling high energy then converted to ethane, ethylene, acetylene. The direct conversion process of methane had produced few by-products and demanded low-energy. The plasma sources were microwave and radio-frequency. Two types of reactor had been used to activate methane. One is common single tubular-type reactor and the other is series coil-type reactor which used for the first time in this study. To produce more C2 products, methane had been converted by a plasma and catalyst. The results of this study could be used to study mechanism of plasma reaction of methane, design the plant-scale reactor.