探索十氢萘超临界裂解脱氢的研究

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1、天津大学硕士学位论文十氢萘超临界裂解脱氢的研究姓名：董飞申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张香文20030701摘要在马赫数大于5的高超声速飞行中，燃料作为冷却剂，其所能提供的物理热沉已不能满足高超音速飞行的冷却要求。因此有人提出了吸热燃料的概念，即利用燃料发生的吸热反应来提高燃料的热沉，从而满足高超音速飞行的冷却要求。吸热燃料的研究主要包括：燃料的筛选、制备、吸热过程的研究、燃料性能的研究及改进和燃料在实际飞行器上的测试等。研究焦点主要集中于吸热过程。本文重点研究十氢萘和MCH在超临界下吸热反应。具体内容如下：利用NIST发布的SUPERST

2、RAPP软件包对燃料的物化性质进行了计算，发现超临界状态下燃料的物化性质发生重大变化，压缩因子Z及P．v_T性质都明显改变，使燃料在反应器中的停留时间大为延长，这对反应结果的影响是非常大的。进行了十氢萘和MCH的超临界裂解研究，通过分析十氢萘和MCH的超临界裂解产物的组成，对两种燃料的超l临界裂解反应机理做了深入的探讨。给出了十氢萘和MCH两种燃料超临界裂解反应的宏观动力学方程。发现在超临界条件下热裂解反应的活化能增大。采用NIST的SUPERSTRAPP软件包计算得到了十氢萘和MCH不同裂解温度下的热沉值，当裂解温度为7006C时，十氢萘和MCH的热

3、沉值分别达到2437．25kJ／kg和3119．29kJ／kg，所提供的冷却能力满足大于5马赫的高超音速飞行要求。考察了常压及超临界下十氢萘催化脱氢反应选择性及催化剂寿命，研究了压力、温度、空速对反应转化率的影响，并对反应后的催化剂进行了热失重分析。发现在超临界条件下十氢萘脱氢转化率升高，其中顺式异构体较反式更容易脱氢，结焦对反应的影响减少，催化剂寿命延长。关键词：吸热燃料，热裂解，催化脱氢，十氢萘，MCH，热沉AbstractIntllehypersonicflightover5Machastheavailableeffectivecoolantus

4、edinhypersonicvehicles，thetraditionalfuelscarl’tmeetthedemandsathypersonicflightjustusingtheirphysicalheat—absorbedcapacities，Tomeetthischallenge，endothermicfuelsthatchemicallydecomposeintoenergeticgasesviacrackingreactionsandprovideextremelyhighheatsinkhavebeendeveloped．Thesefu

5、elsprovidethecoolingforhypersonicflightandconvertthefuelintocomponentsthatcanbebumedinasupersoniccombustor．Numerousstudieshavebeenpublishedontheendothermicfuels，whichincludedthechoiceoffuels，thetypesofendothermicreaction，theimprovementoffuelsperformanceandtestoffuelsonpracticala

6、ircraft．nepresentworkistostudytheendothermicreactionoffuels．Themaincontentswereasfollows：Firstly．thephysicalpropertiesoffuelswerecalculatedbyusingSUPERSTRAPPsoftwarefcodedbyNISn．Theresultsshowedthatthepropertiesoffuelsinsupercriticalstateweresignificantlydifferentfromthatinnorma

7、lpressure，thiswouldmaderesidenttimeoffuelsinreactorprolonged．andwollldgavegreateffectonreactionoffuels．Secondly，thepyrolysisreactionofdecalinandMCHwerestudied．Afteranalyzingthecompositionsoftwofuelspyrolyticproducts，thepyrolysismechanismsofdecalinandMCHwerediscussedandtheirmaero

8、kineticsequationsaremeasuredrespectively．Thirdl