超临界状态下异辛烷和rp-3的催化裂解和积炭研究

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1、霄i焉聚⑧天洋大謦，目Ⅲ代第一所★{硕士学位论文学科专业：化学工茅作者姓名：郝伟华指导教师：毯垂塞副塾撞天津大学研究生院摘要高超声速飞行引起的冷却问题是高超声速推进技术研究面临的挑战，在解决这一难题的过程中，吸热型碳氢燃料引起了研究机构的关注，利用吸热型碳氢燃料的物理热沉及裂解时的化学热沉，达到对高超音速飞行器冷却的目的。吸热型碳氢燃料研究主要包括燃料的筛选、制备、裂解过程的研究、燃料性能的研究及改进和燃料在实际飞行器上的测试等。本工作选用HZSM．5和H6作为催化剂，对异辛烷及RP一3的超临界催化裂解和积碳进行了研究。超临界条件下用HzS

2、M．5和HB催化异辛烷和RP．3裂解，反应转化率、气体产率均随着温度的增加而增加。对于两种催化剂450"C、4MPa为较适合的反应条件。H13催化异辛烷和RP．3裂解的气体产率分别低于HZSM．5催化的反应，但其气相产物中氢气的摩尔含量却远高于HZSM．5催化的反应。在HZSM-5存在下，异辛烷裂解的气相产物中氢气摩尔分率随着温度的增加而增加，最大值为13．8％；RP一3裂解的气相产物中氢气摩尔分率随着温度的增加而减少，最大值为8．9％。在H13存在下，异辛烷裂解的气相产物中氢气摩尔分率随着温度的增加而减少，最大值为43．6％；RP．3裂解

3、的气相产物中氢气摩尔分率随着温度的增加而减少，最大值为41．8％。异辛烷和RP．3裂解的气相产物中C3、(24组分占很大比例，随着温度的增加C3、C4组分的摩尔含量减少，较小分子烃类的摩尔含量增加，说明在高温下C3、C4组分进一步裂解生成低碳组分。催化剂H13催化异辛烷和RP．3裂解产生的积碳高于催化剂HZSM．5催化异辛烷和RP．3裂解产生的积碳。关键词：吸热型碳氢燃料超临界催化裂解异辛烷RP．3HZSM一5I-I[3ABSTRACTThecoolingproblemcausedbyhypersonicflightisonechallen

4、geofhypersonicpropellanttechnology．Endothermichydrocarbonfuels，whichcanchemicallydecomposeintoenergeticgasesviacrackingreactionsandprovidesignificantlychemicalheatsink，hasattractedincreasingattentionwithpotentialinresolvingthisproblem．Usingphysicalandchemicalheatsinkofendo

5、thermichydrocarbonfuels，thehypersonicaircraftscallbeeffectivelycooled．Numerousstudieshavebeenconductedontheendotbermicfuels，includingthechoiceoffuels，thetypesofcrackingreaction，theimprovementoffuelsperformanceandtestoffuelsonpracticalaircraft．111epresentworkfocusesonthecat

6、alyticcrackingofiso·octane(2，2，4-trimethylpentane)andRP·3．Undersupercriticalcondition,usedHZSM-5andH13ascatalysts，catalyticcrackingofiso·octaneandRP·-3wereperformedtoinvestigatetheeffectsofreactionconditions．Theresultsindicatethattheconversionandgasyieldofiso·octaneandRP-3

7、increasewiththerisingofreactiontemperaturerespectively．Thereasonablereactionconditionis450℃and4MPaGasyieldofiso·octaneandRP-3crackingcatalyzedbyHt3islessthanthatbyHZSM-5．HoweverhydrogenmolarratioingasproductscatalyzedbyH13isgreatlymorethanthatbyHZSM·5．Inthecrackingreaction

8、scatalyzedbyHZSM一5，hydrogenmolarratioingasproductsofiso-octanecrackingincreaseswiththeinc