探析供氢剂和结焦抑制剂对吸热燃料超临界热裂解沉积影响

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1、魁螋汐⑩天毕大薯中国近代第一所大学硕士学位论文学科专业：化学工茅作者姓名：王静指导教师：张香立副教授天津大学研究生院2006年2月摘要本文模拟吸热燃料在使用时的超临界条件，建立了超临界反应装置以及分析反应管内壁沉积重量和分布的装置及方法，选用了苯甲酵、四氢萘、四氢萘／四氢萘酮三种供氢剂和二苯硒、二苯二硒两种结焦抑制剂以及由这两类添加剂组成的复合添加剂，从裂解率、沉积量、沉积分布和沉积表面形态等方面考察了添加剂对探针燃料正十二烷和RP-3热裂解的影响。供氢剂能够一定程度的抑制吸热燃料的热裂解反应，在450

2、℃～600"C温度范围内均有效果。在相同裂解率下，四氢萘／四氢萘酮能够将正十二烷的稳定温度提高43℃。在550"C时，它能够有效减少燃料的热裂解沉积，可将正十二烷的沉积量降低4Z．44％。SEM结果显示，供氢剂对积碳的表面形态也有一定的影响，使积碳层的致密程度降低，零散颗粒的粒径更小。结焦抑制剂抑制燃料裂解沉积效果比供氢剂明显。与二苯硒相比，二苯二硒效果更好，可分别将正十二烷和RP一3的沉积降低63．41％和52．12％。FTIR和XPS分析结果显示，有机硒和金属管壁上的Fe等金属发生了反应，生成了大量

3、硒化铁(Fe：Se。)和少量单质硒。复合添加剂比两类单一添加剂能更好的抑制热裂解沉积。由四氢萘／四氢萘酮和二苯二硒组成的复合添加剂效果最好，可将正十二烷和RP一3的沉积量分别降低77．56％和76．97％。关键词：吸热燃料热裂解积碳供氢剂结焦抑制剂ABSTRACTInthisthesisasetofreactorsystemwhichsimulatesthesupercriticaiconditionwherefuelWfl$usedinhypersonicaircrafthasbeensetup．Th

4、eeffectofadditivesondepositswasanalyzed．Someparametersincludingreactionconversion／gasproductsmassfraction，weightofdeposits，distributionofdepositsandmorphologyofinnersurfaceofreactorweI-emeasured．Threehydrogendonors，twocoking—inhibitorsandsixcompositeaddi

5、tivesWeI'eusedtosuppressbaselinefuelpyrolyticdepositionundersupercriticalconditionandtheireffectsWereanalyzed．PositiveeffectswereobtainedwhenBzOH，THNandTHN／THNoneareaddedintobaselinefuelashydrogendonorsin450"C～600"0．AmongthemTHN／THNonebinarydonoristhemos

6、teffectivetoincreasethetemperatureby43"Coverbaselinefuelonthesamepyrolyticlevel．THN／THNonereducesthecokedepositedby42．44％comparedtothecasewherenoadditivewaspresentinn—dodecaneat550"C．TheSEMresultsdemonstratethatsomemorphologicchangehashappenedoninnersurf

7、aceofreactor．Thecoke-layerbecomeslesscompactandthediameterofgranuleissmeller．Coifing—inhibitorsworkbetterthanhydrogendonorstoinhibitcokeformating．Ph2Se2isbetterwhichcallreduce63．41％and52．12％carbondepositston-dodecaneandRP一3，respectively．AccordingtoFTIRan

8、dXPScharacterizations，somereactionbetweenseleniumandironhastakenplacetoproducemainlyFe2Se3andafewSewhenfueldecomposesunderthermalstress．Thecompositeadditivesexhibitsaremarkablesynergeticeffectthanhydrogendonororcoking—inhi