基于超临界条件对甲苯和正十二烷催化裂解结焦的影响

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1、天津大学硕士学位论文超临界条件对甲苯和正十二烷催化裂解结焦的影响姓名：陈桂梅申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张香文20070101摘要反应可控型吸热燃料是燃料在超高音速飞行器应用领域提出的一个新概念，它通过吸热反应提高其冷却能力以达到超高音速飞行的要求。催化裂解是实现吸热反应的主要途径，而催化裂解结焦成为超高音速飞行器应用吸热型碳氢燃料的主要障碍。因此，研究碳氢燃料催化裂解的结焦行为有着重要意义。本文以甲苯为模型燃料，USY分子筛为催化剂，研究压力和温度对催化裂解结焦的影响。结果发现，焦炭主要以多环芳烃的形式存在。随着反应压力的升高，液相产物中

2、的焦炭前驱体的含量增加，催化剂和反应管内壁及瓷环上的焦炭量减少。这些充分说明超临界流体能原位萃取裂解过程形成的焦炭前驱体，从而对焦炭的产生起抑制作用。随着反应温度的升高，液相产物中的焦炭前驱体的含量增加，催化剂和反应管内壁及瓷环上的焦炭量增加。这说明高温对抑制焦炭的产生是不利的。．然后以正十二烷为模型燃料，HY、H13和HZSM一5为催化剂，研究压力和温度对催化裂解结焦的影响。随着反应压力的升高，液相产物中芳烃的含量和焦炭总量逐渐降低，而随着反应温度的升高，液相产物中芳烃的含量和焦炭总量逐渐增加。再有，与HY为催化剂相比，HB为催化剂时，正十二烷的裂解率

3、高，液相产物中芳烃的含量高，沉积在催化剂上的焦炭量少，沉积在反应管内壁和瓷环上的焦炭量多。与HY和Hp为催化剂相比，I--IZSM．5为催化剂时，正十二烷的裂解率最高，液相产物中单环芳烃的含量高得多，而双环芳烃的含量要低，并且，催化剂和反应管内壁及瓷环上结焦量也少。因此得出，HZSM．5是正十二烷裂解催化剂的最佳选择。裂解结焦过程符合碳正离子反应机理，裂解生成的小分子烯烃发生齐聚反应，生成环烷烃，然后脱氢生成芳烃，或裂解生成的大分子烯烃直接环化脱氢生成芳烃，芳烃进一步发生环化、脱氢、缩合反应生成焦炭。超临界条件下，原料结构不同，裂解结焦过程中的主要影响因

4、素也不同。甲苯裂解结焦过程中超临界流体的萃取效果和温度对反应速率的影响是主要因素，而正十二烷裂解结焦过程中压力和温度对裂解率的影响发挥了主要作用。关键词：焦炭前驱体催化裂解甲苯正十二烷ABSTRACTEndothermicfuelSelVeS嬲a‘‘heatsink'’toremovewasteheatfromaircraftsubsystemsinmodemaircraft,especiallyathigherMarchnumbers．Catalyticcrackingisaprimaryapproachfortheendothermicreactio

5、n，however，cokeformationduringcrackingisaprimaryobstacle．Itisasignificancetoresearchthecokeformationduringthecatalyticcracking．Effectsofpressureandtemperatureoncrackingoftolueneovel"USYcatalystwerestudied．Thecokedepositedonthecatalystismainlycomposedofpolyaromatichydrocarbons．Itre

6、vealsthatthetotalamountofcokedecreasesandthenumberoftheringofPAllsandyieldsofPAilsintheliquidincreasewithincreasingcrackingpressure．ItconcludesthatthesupercriticalliquidCanextractcokeprecursorsduringcracking．However,thetotalamountofcoke，theringofPAHsandyieldsofP√～HsiIltheliquidal

7、lincreasewithincreasingtemperature．Itindicatesthathightemperatureisbadforcokeinhibition．Effectsofpressureandtemperatureoncokeformationwerealsostudiedduringcatalyticcrackingofn-dodecaneOVerHY，H13andHZSM-5，respectively．Theyieldsofaromatichydrocarbonsintheliquidandtheamountofcokeinc

8、reasewithincreasingpressurewhilethosedec