Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор
I. I. СВЧ-разряд в плазмохимии
1.2. Изучение механизмов конверсии углеводородов в СВЧ-разряде
1.3. Полимеризация углеводородов в СВЧ-разряде
1.4. Плазмохимия СВЧ-разрядов, содержащих органические
1.5. Применение СВЧ-разряда в аналитической химии
1.6. Конверсия метана в ацетилен в СВЧ-разряде
ВЫВОДЫ
Глава 2. Экспериментальная установка и методы диагностики разряда
2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Схемы ввода и измерения СВЧ-мощности.
2.3. Методика анализа продуктов конверсш.
2.4. Метод определения степеней конверсш и селективностей конверсш метана, этана и пропана
2.5. Спектральная диагностика разряда ...
2.5.1. Методы определения температуры в разрядах
2.5.2. Спектральная установка высокой разрешающей силы
2.5.3. Обработка экспериментальных контуров спектральных линий
Глава 3. Исследование конверсии метана в ацетилен в СВЧ-разряде
3.1. Постановка задачи
3.2. Конверсия метана
3.3. Оптимизация процесса. ацетилен с помощью различного вида закалок
3.4. Разработка методов стабилизации разряда на метане в СВЧ-плазмотроне
3.5. Содержание гомологов ацетилена в продуктах реакции.
3.6. Результаты спектральных измерений в СВЧ-разряде на метане 91
3.7. Обсуждение результатов измерений ІОО
3.8. Механизм конверсии метана в СВЧ-разряде 1.06
3.9. Энергетическая эффективность (плазмохимический КПД) процесса конверсии метана в СВЧ-разряде 118
ВЫВОДЫ 119
Глава 4. Диссоциация метана на водород и углерод в установке с комбинированным вводом энергий 121
4.1. Постановка задачи 121
4.2. Схема установки и методика эксперимента 122
4.3. Диссоциация метана при чисто тепловом нагреве 126
4.4. Диссоциация метана при комбинированном вводе энергии 131
4.5. Обсуждение результатов 136
4.6. Вероятный механизм ускорения процесса конверсии метана в водород и углерод в системе с комбинированным вводом энергии . 145
Выводы 148
Глава 5. Исследование конвекж этана и пропана в свч-разряде 149
5.1. Постановка задачи 149
5.2. Экспериментальные результаты конверсия зтзна.
5.4. Обсуждение результатов экспериментов с этаном 169
5.5. Механизм конверсии этана 172
5.6. Конверсия пропана 178
5.7. Механизм конверсии пропана 191
5.8. Определение порядка реакции распада углеводородов в СВЧ-разряде 193
5.9. Общие закономерности конверсии простейших углеводородов в СВЧ-разряде 194
Выводы 198
Заключение 200
Литература
- Плазмохимия СВЧ-разрядов, содержащих органические
- Метод определения степеней конверсш и селективностей конверсш метана, этана и пропана
- Разработка методов стабилизации разряда на метане в СВЧ-плазмотроне
- Диссоциация метана при комбинированном вводе энергии
Введение к работе
Рост потребления энергии вследствие научно-технического прогресса ограничивается количеством разведанных и разработанных запасов полезных ископаемых, с одной стороны, и ухудшением общей экологической ситуации вследствие вредных выбросов при использовании топлив, с другой стороны. Рациональное использование энергоресурсов, одним из которых являются природные газы, подразумевает комплексное их использование при переработке в энергоёмкие носители или вещества, необходимые для органического синтеза. В решении этой проблемы имеются два направления. Первое, требующее значительных капитальных затрат, связано с высокотемпературным пиролизом природных газов, имеющим конечными продуктами водород (экологически чистое топливо) и сажу (основа для производства красок и резины). Второе -конверсия природных газов, в низкотемпературной плазме, где получается не только водород, но и непредельные соединения -ацетилен, этилен, пропилен и другие [1-4], необходимые в больших количествах для органического синтеза, в частности, для производства полимерных пластмасс.
Низкотемпературная плазма уже нашла достаточно широкое применение в химической технологии и технологии обработки материалов. Прикладная плазмохимия охватывает широкий круг процессов, представляющих значительный интерес для1 различных областей народного хозяйства: химической, металлургической, электронной, радиотехнической, электротехнической промышленности, промышленности строительных материалов и т.д. Более двадцати плазмохимических процессов успешно внедрены в промышленности, десятки процессов прошли лабораторные и опытно-промышленные испытания и готовятся к внедрению [4].
Плазмохимические методы получения веществ и обработки
Здесь и далее под природными газами будем подразумевать метан, этан, пропан. материалов привлекают всё большее внимание в связи с тем, что организация процесса в плазме имеет целый ряд преимуществ:
- появляется возможность проведения эндоэргических реакций с высокой энергетической эффективностью;
- высокая энергонапряжённость процессов позволяет резко увеличить удельную производительность химических реакций (как гомогенных так и гетерогенных);
- сокращается число стадий процесса;
- уменьшается металлоёмкость технологического оборудования;
- малая инерционность процесса даёт возможность его полной автоматизации;
4 - большое число оптимизируемых параметров плазмохимической системы позволяет резко поднять селективность по конкретному продукту реакции в органическом синтезе.
Выбор определённого типа электроразрядной системы - СВЧ-разряда был обусловлен, в первую очередь, разнообразием способов организации и свойств низкотемпературного СВЧ-разряда; широтой изменения его параметров; промежуточным характером данного типа разряда между более изученным СВЧ-разрядом низкого давления (близкого к тлеющим) и высокого {близкого к дуговым); возможностью реализации в данном типе разряда специфических неравновесных условий, сочетающихся с достаточно высокой знергонапряжённостью разряда. К тому же, с точки зрения создания новой технологии, плазмохимия СВЧ-разрядов является достаточно перспективной по следующим причинам. Ресурс СВЧ-плазмотронов значителен и ограничивается только сроком службы ламп СВЧ-генераторов. В конструкции самого плазмохимического СВЧ-реактора отсутствуют корродирующие элементы (разряд является безэлектродным), поэтому конечный продукт имеет высокую степень чистоты, обусловленную только подготовкой исходного сырья. И, наконец, СВЧ-разряды умеренного давления позволяют наиболее эффективно использовать в реакциях энергию, запасённую во внутренних степенях свободы молекул, а также энергию активных частиц - атомов и радикалов.
Достоинства СВЧ-плазмохимического процесса уже были продемонстрированы на примере диссоциации углекислого газа [51, разложения сероводорода на водород и серу [63, разложения вода [7], синтеза окислов азота [81 и других. Все они показывают перспективность применения плазменной технологии, использующей неравновесные СВЧ-разряды.
Конверсия (переработка) огранических соединений в электрических разрядах имеет весьма богатую историю. Начиная с конца прошлого века, её обзорам посвящены многочисленные монографии. Исследования проводились большей частью либо в квазиравновесных условиях (дуговой разряд), либо в неравновесных энергоненапряжённых малопроточных системах (тлеющий, тихий и др. разряды). В экспериментах, выполненных в неравновесных СВЧ-разрядах не проводилась оптимизация процесса конверсии по таким параметрам, как энергозатраты и степень конверсии, процесс исследовался, как правило, в узком диапазоне параметров.
Теме исследования процесса конверсии природных газов в СВЧ-разряде умеренного давления и посвящена настоящая работа. Целью работы являлось:
1. Оптимизация плазмохимического процесса конверсии метана в ацетилен;
2. Изучение процесса конверсии метана в водород и сажу в установке с комбинированным (нагрев + разряд) вводом энергии;
3. Исследование плазмохимического процесса конверсии этана и пропана.
Вышеуказанные процессы представляют интерес с точки зрения более рационального использования природных газов, снижения себестоимости продуктов, важных для водородной энергетики, химического синтеза, газо- и нефтехимии, создания экологически чистых безотходных технологий.
Плазмохимия СВЧ-разрядов, содержащих органические
Разложение углеводородов исследовалось в неравновесной плазме тлеющего, коронного, тихого, ВЧ- и СВЧ-разрядов. Хотя подобные исследования начали проводиться в 20-30-х годах нашего столетия, интенсивно они начали развиваться только в последние 10-15 лет. Это связано, в первую очередь, с прогрессом в использовании неравновесной плазмы для получения сложных органических соединений и с использованием её для получения тонких полимерных плёнок и покрытий, полупроницаемых мембран и с применением в аналитической химии.
Имеется ряд обзоров [1-4, 12], посвященных реакциям органических веществ в неравновесной плазме. Однако, в большинстве работ по конверсии углеводородов в СВЧ-разрядах не анализировалась вся совокупность получающихся продуктов процессов, а регистрировались либо только газофазные продукты, либо только полимерные. При этом в подавляющем большинстве работ анализировали только конечные стабильные продукты разложения, не регистрируя промежуточных и не измеряя параметров самой плазмы.
Это привело к тому, что механизмы физико-химических процессов, протекающих в неравновесной плазме, содержащей органическую компоненту, практически мало изучены, а брутто-механизмы химических реакций, составленные по выходам конечных продуктов, часто не отражают стадий, определяющих механизм химического процесса.
Цикл работ [24-26] был посвящен исследованию конверсии циклических соединений 6-10% содержания в гелии в СВЧ- (2,45 ГГЦ, 85 Вт) и ВЧ-разрядах (10 МГц). Авторы не указали давление и расхода газов, ограничившись сообщением времени пребывания т=0,008 с (СВЧ-разряд) и т=0,35 с (ВЧ-разряд). № выяснения механизма протекания химических реакций (ионный или радикальный) в плазме двух типов разряда использовали широко применяемый в химии метод добавок, одни из которых связывают радикалы (N0, 02, С2Н4), другие - электроны (N20). Не вдаваясь в правомерности применения этого метода в плазмохимических системах (противоположные точки зрения изложены в [121 и [27]), приведём результаты опытов. В экспериментах с толуолом [24] различий между продуктами конверсии в двух разрядах не наблюдалось. По уменьшению выхода продуктов при добавлении NO, CgH и N 0 был сделан вывод, что в ВЧ-разряде основную роль играют процессы с участием радикалов, а в СВЧ-разряде с участием ионов (что находится в соответствием с выводами аналогичных работ [28, 29]). При разложении орто-, мета- и пара-ксилола [253 радикальный механизм превалирует в ВЧ-разряде, в СВЧ-разряде роль ионного механизма снижается, а повышается роль радикального. При исследовании разложения метилциклогексана чёткой разницы в механизме действия обоих разрядов установить не удалось, так как наблюдалась идентичное снижение выхода продуктов, что привело авторов к выводу, что на характер процесса влияет и плазмообразующий газ.
В работе [30] изучали образование газофазных продуктов разложения циклогексана в неравновесной плазме СВЧ-разряда. В качестве реактора использовалась кварцевая трубка внутренним диаметром 2 см, введённая в волновод параллельно вектору электрического поля СВЧ-волны. Эксперименты проводились при давлении паров циклогексана 10+50 Торр при расходах 0,007+0,12 моль/мин. Данных о времени контакта не приводится. Мощность, вкладываемая в разряд, составила 230-23 Вт при частоте разряда 2,35+2,55 ГГц. Анализ продуктов разложения проводился методом газожидкостной хроматографии. Определяли водород, углеводорода C-r-Cg, причём не разделяли циклогексан и циклогексен.
Основными наблюдаемыми продуктами разложения циклогексана были (в порядке убывания выхода): бутен-1, пропилен, этилен, водород. При введении в разрядную зону никелевой проволочки 1 (увеличивает выход продуктов радикально-радикального механизма) возрастал выход этилена и пропилена, реньшался выход бутена-І, а выход водорода не изменялся. При разбавлении циклогексана двуокисью углерода (задерживает реакции через ионные возбуждённые процессы) в молярном отношении 2:1 основным продуктом разложения становился ацетилен (кислородсодержащих продуктов не наблюдалось). В работе ничего не говорится о том, образуются ли полимерные продукты разложения, однако отмечается, что сажеобразования не наблюдается.
Метод определения степеней конверсш и селективностей конверсш метана, этана и пропана
Подтверждением специфичности и избирательности воздействия плазмы СВЧ-разряда атмосферного и пониженного давлений является его использование [62, 63] в аналитической химии для качественного и количественного определения химического состава смесей и элементного состава соединений. Существует несколько принципиально различающихся способов воздействия плазмы на пробу [63]: введение исследуемого вещества в активную зону разряда; введение исследуемого вещества в зону послесвечения; воздействие на исследуемое вещество излучения СВЧ-разряда.
Обычно регистрируемой характеристикой плазмы является излучение линий элементов, характеризующих классы соединений или конкретное соединение. Так, для углеводородов представительным оказалось излучение С2 (385,2 нм), фосфорсодержащих соединений -излучение Р (253,2 нм), хлорсодержащих - излучение С1 (278,8 нм). По излучающему элементу определяется класс соединения, а по интенсивности излучения - его количество. Дяя калибровки измерительных систем используются эталонные источники эмиссионных спектров [64].
Применение плазмы позволяет определить либо класс соединений, либо их элементарный состав. Хорошие результаты по идентификации соединений дало совмещение СВЧ-разряда с газохроматографической колонкой [65]. Это дало возможность увеличить селективность анализа, поскольку позволило разделить вещества с одинаковым временем выхода.
В качестве газов-носителей при первом способе воздействия плазмы на пробу используются инертные газы, Но, Ng. Во втором способе регистрируется флуоресценция, вызванная введением пробы в поток частиц, обладающих достаточной внутренней энергией. Чаще всего в качестве последних применяются активный азот (азот, прошедший через активную зону разряда). Такая методика получила название спектроскопии сенсибилизированной флуоресценции. Этот метод обладает высокой чувствительностью, он позволяет измерять концентрации элементов 10 м [66].
Энергия излучения разрядов используется для адсорбционной спектрометрии и в фотоионизационных датчиках для газохроматогра-фического анализа.
В последнем случае под действием излучения происходит ионизация в объёме датчика, и регистрируется ток в облучаемом объёме. Это может обеспечиваться излучением СВЧ-разряда в инертных газах, N«, Н2- Чаще других применяются разряда в Аг и в Не, позволяющие анализировать вещества с потенциалами ионизации П,65 и 21 эВ, соответственно. Конверсия метана в ацетилен в СВЧ-разряде.
Рассмотрим работы по конверсии метана в ацетилен с точки зрения оптимизации энергозатрат, использовались ли все преимущества и достоинства СВЧ-плазмы при организации данного процесса?
Первые работы по применению СВЧ-разряда в органическом синтезе относятся к середине 50-х годов [461. Процесс конверсии метана изучался в СВЧ-резонаторе в диапазоне давлений от 5 Торр до 220 Торр, частота генератора 2,45 ГГц, мощность до 1,5 кВт, времена пребывания газа в разряде от 0,6 мс до 12 с. Анализ продуктов реакции осуществлялся инфракрасным спектрометром. Основными продуктами процесса были ацетилен и водород. Значительные селективности образования этана и этилена (II и 21 % соответственно) наблюдались, когда плазменная струя направлялась непосредственно на стенку, охлаждаемую жидким азотом. Степень конверсии метана в ацетилен находилась в пределах 25-100%, выход ацетилена 1,2-0,2 моль/кВтчас (30-180 эВ/мол С2%), причём более низкие энергозатраты соответствовали более низкому энерговкладу. По всей видимости, в данной системе не была оптимизирована поступательная температура и газ был сильно перегрет.
Более подробно при низком давлении (Р=10 Торр) СВЧ-разряд ( =2,45 ГГц, W=200-500 Вт) на метане был исследован в [51]. Время пребывания в разряде составляло 0,8-4,2 мс. Анализ продуктов реакции производился масс-спектрометром, что является, с методической точки зрения, сложной задачей. Основными продуктами реакции были этан, этилен (максимальный выход 8 и 9%, соответственно, - при минимальных временах пребывания), ацетилен и водород - при увеличени времени пребывания. При больших степенях конверсии метана наблюдалось значительное сажевыделение на трубке ниже волновода. Степень конверсии в углерод не вычислялась. Был установлен первый порядок реакции распада метана. Распределение продуктов реакции являлось функцией конверсии и не зависело от СВЧ-мощности. Максимальная конверсия в ацетилен - 25% достигалась при 90 % конверсии метана, ц Энергозатраты на образование ацетилена составляли - 100 эВ/мол.
Исследованию конверсии метана и этана в СВЧ-разряде при давлении Р=Ю-100 Торр посвящена работа [871. Этан при степенях конверсии 7-Ю % перерабатывался со 100% селективностью в этилен; этилен при конверсии 41% со 100 % селективностью в ацетилен; метан при степенях конверсии 3-4 % в этан и этилен, при степенях конверсии 30-40% в продуктах реакции появлялся и ацетилен. Энергозатраты на получение из метана ацетилена и этилена составили 150-180 эВ/мол, этана - 80-180 эВ/мол. К сожалению, для доказательства высокой селективности авторы выбрали хроматограф с низкочувствительным к органическим соединениям датчиком теплопроводности (впрочем, из самих экспериментальных данных видно, что концентрации углеводородов менее 0,75 % не детектировались).
В заключение приведём сравнительную Таблицу I рассмотренных экспериментов.
Таким образом, конверсия природных газов изучена в СВЧ-разряде недостаточно подробно, а энергозатраты на получение ацетилена во много раз превышают энергозатраты традиционного карбидного способа получения ацетилена и экспериментов, выполненных в дуговом разряде, что связано, по-видимому, с неудачно организованной закалкой и перегревом системы [481, а также с недостаточной оптимизацией давления в разряде [51, 67].
Разработка методов стабилизации разряда на метане в СВЧ-плазмотроне
Для проведения качественного и количественного анализа продуктов переработки метана, этана и пропана использовался газовый хроматограф ЛХМ-80 (модель 3) с детекторами по теплопроводности и ионизации в пламени.
Проба для анализа отбиралась после вакуумного насоса. При таком методе отбора в пробу неизбежно попадало некоторое количество воздуха, которое в дальнейшем точно определялось в результате хроматографического анализа и не влияло-... на процесс анализа продуктов переработки углеводородов.
В качестве иллюстрации на Рис. 8-Ю приведены хроматограммы продуктов, полученных при конверсии этана при давлении Р=2 Торр, расходе этана Q=55 нем /с и энерговкладе J=I,9 Дж/см". Применялись две сорбционные колонки: I. сорбент - цеолит NaX, длина колонки L=2 м, фракция 0,35+0,416 мм [781. Данная колонка применялась для разделения компонентов: &,, O i N2» ОН,, СО. 2. сорбент - алюмогель (активная окись алюминия), обработанный 5% весовых едкого каж КОН, длина колонки L=IM, фракция 0,25+0,5 мм [793. Данная колонка применялась для разделения компонентов: воздух+Н2+СН4, CgHg, CgH CgHg, CgHg, 02. Анализ проводился при температуре 40 С в изотермическом режиме. -Расход газа-носителя (аргона) - 1,4 да /час. Проба анализируемого газа при атмосферном давлении вводилась в каждую колонку раздельно либо газовым шприцом, либо с помощью крана-дозатора. Объём вводимой пробы составил O.Mml. Анализируемые компоненты смеси регистрировались либо детектором по теплопроводности (ток детектора 1=60мА), жбо детектором ионизации в пламени (соотношение расходов газа-носителя, водорода и воздуха составляло 1:1:10). Хроматограмма I получеша с использованием колонки с цеолитом и детектора по теплопроводности. Хроматограмма 2 получена с использованием колонки с алюмогелью и детектора по теплопроводности. Хроматограмма 3 - получена с использованием колонки с алюмогелью и датчика ионизации в пламени. Хроматограммы I и 2 использоважсь для количественного расчёта основных продуктов реакции. Количественный состав газовой смеси рассчитывали методом абсолютной кажбровки по площадям хроматографических пиков. Хроматогаф был соединён с компьютером, обсчёт хроматограмм осуществлялся автоматически с помощью специально разработанной программы. Хроматограмма 3 использовалась для оценки продуктов, образовывавшихся в небольших количествах по поправочным мольным коэффициентам чувствительности. Из рассчитанного состава газовой смеси вычитался воздух. Оставшаяся смесь нормировалась на 100 об. %. Количественный расчёт вышеприведённых хроматограмм даёт следующее соотношение продуктов конверсии этана : Но - 10,2 %; GotL - 82,9 %; OpiL - 3,1 %; СрНп - 1,5 %; СНл - 1,7%і -0,50 %; CgHg - 0,13%. В приведённом режиме конверсия (метод расчёта конверсии и селективности конверсии дан в 2.4) составила: в С - 3,4%; в CgHg - 1,6%; в СН4 - 1,0%; в Н2 и С -1,9%. Таким образом, общая степень конверсии составила 7,9%. Несложно посчитать селективность конверсии: СоН - 43,4%; 0 20,4%; СН4 - 12,3%; Н2 и С - 24,0%.
За результат испытания принимаж среднее арифметическое результатов трёх определений. Относительная ошибка определения концентрации компонентов анализируемой смеси не превышала -10 %.
Иногда (в режимах работы при повышенных давлениях, когда основным продуктом конверсии углеводородов являются водород и ацетилен) удобно было использовать колонку согласно специально разработанной для данного эксперимента методике [801: сорбент -силикагель-3, длина колонки 1=1м, фракция 0,35 0,416 мм, время удержания - метана - 18" , этилена - 60" , ацетилена - IА 40" . Характерная хроматограмма представлена на Рис. II.
Качественный анализ выходной смеси при оптимизации процесса конверсии метана было удобно осуществлять с помощью масс-спектрометра MX 7303, позволявшего по высоте ацетиленового пика оперативно в процессе эксперимента находить оптимальный режим разряда. Характерные масс-спектрограммы представлены на Рис. 12. К сожалению, данный масс-спектрометр предназначен ддя качественного анализа остаточных газов в вакуумных системах, и не позволяет использовать его для количественных измерений.
Диссоциация метана при комбинированном вводе энергии
Плазмохимический процесс конверсии метана в ацетилен, протекающий в плазме газовых разрядов различных типов, исследуется, начиная с 30-х годов [48, 93- -99]. Фундаментальный интерес обусловлен здесь тем, что такая плазмохимическая система служит модельной для исследований разнообразных физико-химических процессов с участием многоатомных молекул углеводородов в плазме. Прикладной целью таких исследований является создание плазменных технологий переработки природного газа. Основными задачами здесь являются: а) снижение затрат электрической энергии на получение полезного продукта - ацетилена, водорода; б) повышение селективности процесса по заданному продукту, то есть подавление реакций, ведущих к образованию других веществ. Эти задачи решаются проведением поисковых исследовательских работ по оптимизации процесса в плазме конкретного разряда, то есть по выяснению оптимальных параметров газоразрядной системы при протекании химической реакции. Так, например, при оптимизации процесса конверсии в равновесном дуговом разряде атмосферного давления достигнута степень конверсии 76% при энергетической цене 8,5 электронвольт за молекулу ацетилена [93, ч97]. При осуществлении данного процесса в неравновесных условиях разрядов пониженного давления, когда колебательная температура молекул может существенно превосходить их поступательную температуру, можно было бы надеяться на выигрыш в энергетической цене за счёт инициирования процесса, например, через колебательное возбуждение при более низкой поступательной температуре основной массы газа. Однако, в известных экспериментах с тлеющим разрядом при давлениях 60-80 Торр удавалось достичь концентрации ацетилена в выходной смеси не более 8 % при энергозатратах 9,6 эВ/мол.ацетилена [94]. В СВЧ-разрядах при давлениях 5-400 Торр конверсия метана в ацетилен могла достигать 95%, но энергозатраты при этом превышали 30 эВ/мол. С0Н0 [461. Правда, оптимизации процесса в этих экспериментах внимания не уделялось. Настоящая работа посвящена оптимизации процесса конверсии метана в ацетилен в СВЧ-разряде умеренного давления (10-90 Торр), а также выяснению механизмов возможного влияния малых степеней неравновесности, например, колебательно-поступательной на кинетику и энергобаланс плазмохимического процесса. Основными посылками к проведению подобного исследования явились успехи в реализации ряда неравновесных плазмохимических процессов в данном типе разряда [71, 77, I0OI03J и достаточный уровень понимания основных деталей механизмов этих процессов [8, 20, 104 106].
Экспериметны проводились на метане, проанализированном хроматографическим методом в соответствии с ГОСТ 14920-79 Таз сухой. Метод определения компонентного состава". Содержание примесей было следующим: азот - 1,2%, кислород - 0,05%, углекислый газ - 0,03%, угарный газ - 0,03%, водород - 0,008%, зтан - 0,25%, пропан - 0,05%, изобутан - 0,002%, нормальный бутан этилен и ацетилен - менее 10 Ж.
Разряд на метане на установке со схемой вводач мощности, показанной на Рис. З, в трубке с внутренним диаметром 16 мм устойчиво горел при давлении ниже Р=80 Торр. При низком давлении Р=1О40 Торр) разряд имел диффузную форму, равномерно заполняя трубку, увеличиваясь в диаметре при увеличении знерговклада и изменяя свою окраску от сине-фиолетовой при давлении Р=Ю Торр до бело-голубой при давлении Р=40 Торр. При давлении Р=70 Торр разряд переходил из диффузной формы горения в керн бело-жёлтого цвета, яркость которого возрастала при увеличении энерговклада. При повышении давления свыше 80 Торр разряд самопроизвольно погасал. Поднять давление в разряде на метане свыше 80 Торр (вплоть до Р=150 Торр) удалось в схеме ввода мощности (при диаметре трубки 24 мм), показанной на Рис. 5, а также на установке с цельнометаллическим плазмотроном (см. Рис. 6).
При закрукте с отверстиями, расположенными под углами 30, 45, 60 к горизонту, разряд устойчиво горел при энерговкладах J I эВ/мол. Зависимости характеристик процесса от угла наклона не наблюдалось. Для поддержания разряда при знерговкладах J I зВ/мол использовалась закрутка с горизонтальными тангенциальными отверстиями (см. Рис. 2).
