吸热型碳氢燃料超临界引发裂解基础研究

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1、吸热型碳氢燃料超临界引发裂解基础研究FundamentalStudiesOilSupercriticalInitiativeCrackingofEndothermicHydrocarbonFuels硕士学位论文学科专业：化学工艺研究生：韩永进指导教师：张香文教授天津大学化工学院二零零八年六月摘要高超音速飞行器对动力系统一燃料提出了严格的要求。吸热型碳氢燃料能提供充足的吸热能力，且储存使用方便，燃烧性能良好，因而受到广泛的研究。采用均相引发剂是提高燃料热沉的重要途径。本文研究了静态反应釜中正十二烷超临界引发裂解的基本规律，以及流动反应

2、器中正十二烷和RP．3的超临界引发裂解的积炭行为，并采用PDSC考察了引发剂对正十二烷的热氧化安定性的影响。采用静态法研究了三乙胺(TEA)、3,6，9．三乙基．3，6，9．三甲基．1，4，7．三过氧壬烷(TEMPO)、1．硝基丙烷mP)三种均相引发剂对正十二烷超临界裂解的转化率、产气率、气液相产物分布、表观动力学的影响。结果表明，正十二烷引发裂解转化率和产气率比热裂解均有提高，其中NP影响最大，其次是TEMPO，再次是TEA；相同转化率条件下，引发剂对液相产物分布的影响较小，不同引发剂对气相产物分布的影响也不相同；由于裂解过程中存

3、在二次反应，液相产物中1．烯烃随转化率的升高而降低；NP引发正十二烷裂解表观活化能降低了近30kJ／mol，TEMPO降低了22．3kJ／mol，加入TEA基本不变。采用GC．MS初步研究了引发剂的裂解机理。结果表明，纯TEA裂解主要生成乙烷，TEMPO裂解生成的乙烷比较多，NP裂解主要生成丙烷。模拟吸热燃料使用环境，采用流动法研究了正十二烷超临界引发裂解积炭行为。结果表明，在相同的转化率条件下，加入TEMPO的积炭量最小，其次是TEA，NP对正十二烷的热安定性最差；不同引发剂产生的炭型略有差异，其中NP热氧化炭占的比例比较大，TE

4、A生成大量的裂解炭：SEM分析发现引发剂在不同程度地改变了正十二烷积炭形貌。喷气燃料RP．3的超临界引发裂解研究表明，TEMPO的积炭量最小，其次是TEA，NP对RP．3的热安定性最差，其中热氧化炭占很大比例。SEM分析发现，引发剂不同程度地改变RP．3积炭形貌。采用PDSC研究了TEA、TEMPO、NP和硝酸酯对正十二烷热氧化安定性的影响。结果表明NP对正十二烷有比较好的热氧化安定性，其次是TEA，再次是TEMPO，最差是硝酸酯。关键词：吸热燃料引发剂热裂解热安定性ABSTRACTAsthehypersonicflightcome

5、sture，thepowersystemofaerocraft-fuelwillfacesevererequest．Withtheadequatecapacityofthermalabsorbing，convenienceforuseandstorage，andexcellentcombusbility,endothermicfuelshavebeenresearchedextensively．Homogeneousinitiatorbyuseisoneoftheimportantwaystoimproveheatsinkoffue

6、ls．Inthispaper,westudiedthebasiclawsofn-dodecanesupercriticalinitiativecracking，andsupercriticialinitiativethermaldepositionofn-doecaneandRP-3inflowreactors．alsostudiedtheeffectsofseveralinitiatorsonn．dodeanethermaloxidationstabilitybyPDSC．Theconversion，yieldsofgas，pro

7、ductdistribution，kineticsandinitiativemechanismfromn—dodecaneinitiativecrakingbytriethylamine(TEA)，3,6，9一triethyl-3,6，9-trimethyl一1，4,7-triperoxonane(TEMPO)and1-nitropropane(NP)werestudiedinthebombreactor．Theactivityoftheinitiatorsexhibitedinconversionandyieldsofgasdec

8、reasedintheorderNP>TEMPO>TEA．Initiatorshadlialeeffectsonthedistributionofliquidproductsunderthesameconversion，anddiff