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1、金属催化结焦1课题背景烃类裂解过程中不可避免的在裂解管壁形成焦炭，增加传热阻力，导致壁面温度升高，甚至阻塞管道。所以，对结焦机理和动力学的研究具有重要意义。Edwards,T.,Crackinganddepositionbehaviorofsupercriticalhydrocarbonaviationfuels.Combustionscienceandtechnology2006,178(1-3),307-334.2文献综述2.12.22.3结焦机理影响结焦的因素结焦模型2.1结焦机理1金属催化结焦：结焦前躯体吸附在金属表面，形成金属炭化物中间体，金属
2、炭化物进一步分解为碳原子。23焦油非催化结焦：流体主体中形成稠环芳烃，冲击管壁表面，一部分粘在壁面，进一步脱氢形成积炭。Albright,L.F.;Marek,J.C.,Mechanisticmodelforformationofcokeinpyrolysisunitsproducingethylene.IndustrialandEngineeringChemistryResearch1988,27(5),755-759.自由基非催化结焦：流体相中的小分子或自由基（如甲基、乙基等）在积炭表面层发生加氢反应，使纤维炭增长增粗，颗粒炭增大。金属催化结焦Tow
3、fighi,J.;Sadrameli,M.;Niaei,A.,Cokeformationmechanismsandcokeinhibitingmethodsinpyrolysisfurnaces.J.Chem.Eng.Jpn.2002,35(10),923-937.焦油非催化结焦Towfighi,J.;Sadrameli,M.;Niaei,A.,Cokeformationmechanismsandcokeinhibitingmethodsinpyrolysisfurnaces.J.Chem.Eng.Jpn.2002,35(10),923-937.自由基结
4、焦Kopinke,F.D.;Zimmermann,G.;.,Onthemechanismofcokeformationinsteamcracking--conclusionsfromresultsobtainedbytracerexperiments.Carbon1988,26(2),117-124温度温度是影响结焦的最重要因素，不仅影响结焦速率，而且影响到结焦的类型。结焦速率随温度升高呈指数增长的趋势。原料不同原料的热稳定性不同，它们的起始裂解温度不同，裂解产物也不同，所以形成的结焦量和形态也有所差异。焦炭主要由裂解产物中的烯烃和芳烃进一步反应形成，所
5、以易于裂解形成烯烃和芳烃的原料结焦情况较为严重。2.2影响结焦的因素杜志国,曾.,陈硕,管式裂解炉辐射区裂解管结焦模型进展.石油化工2003,32(4),348-352.2.2影响结焦的因素停留时间随着停留时间的增加，二次反应增多，产生更多的结焦前躯体，所以结焦速率增加。金属表面反应器壁面越粗糙，壁面的滞留层越厚，前躯体的停留时间更长，导致结焦严重。不同的金属元素催化结焦活性不同，所以不同金属组成的壁面形成结焦的速率差别很大。Ni>Fe>Zn>Cu>Ti>Cr>石英茅文星,烃类热裂解的结焦反应.石油化工1985,14(1),45-52.2.3结焦模型原料
6、温度范围前躯体模型Sundaram和Froment等丙烷720-800℃丙烯Sundaram和Froment等乙烷750-870℃丁二烯、苯Kumar和Kunzru等石脑油1013-1073℃芳烃Pramanik和Kunzru等正己烷993-1083K乙烯邹仁均、莫思宏等轻柴油1063-1208K乙烯、芳烃结焦前躯体只能是附着性能较强的π键化合物，如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等等。Pramanik,M.;Kunzru,D.,Cokeformationinthepyrolysisofn-hexane.Industrial&EngineeringChem
7、istryProcessDesignandDevelopment1985,24(4),1275-1281.2.3结焦模型rrc上表中的结焦模型中的rc均是指积炭速率达到稳定后的值，没有考虑起始阶段rc随着积炭覆盖金属表面后下降的过程。2.3结焦模型Albright等提出用自由基结焦和金属催化结焦的和来描述总的结焦速率：Albright,L.F.;Marek,J.C.,Cokeformationduringpyrolysis:rolesofresidencetime,reactorgeometry,andtimeofoperation.Industrial
8、&EngineeringChemistryResearch1988,27(5),
