苯甲醇低温燃烧的反应机理研究

发布时间：2020-08-22 06:20

【摘要】：作为典型的第二代生物质燃料的原料,木质素经化学方法分解后可以得到数种小分子生物柴油,苯甲醇即是其中一种。苯甲醇作为生物柴油有很多优点,譬如排放性能好、燃油消耗低等。发展可以准确描述苯甲醇低温燃烧过程的化学反应动力学模型对于从微观上理解苯甲醇燃烧过程至关重要。射流搅拌反应器是研究燃烧过程常用的一种反应器。本文从射流搅拌反应器设计的三个原则出发,根据本课题使用的射流搅拌反应器的设计尺寸,验证了本文中使用的射流搅拌反应器能均匀混合反应器内和出口处的气相混合物。本课题将射流搅拌反应器与气相色谱仪和气质联用仪这两种燃烧诊断仪器联用,并在环境压力为1 atm、温度700 K-1100 K条件下进行了当量比为0.4和2.0的苯甲醇低温燃烧反应实验,共获得了包括燃料在内19种物质浓度数据。苯甲醛和苯酚是主要的含氧中间产物,含有氧元素的中间产物在当量比0.4条件下峰值浓度更高,而轻烃类和芳烃类中间产物在当量比2.0条件下峰值浓度更高。同时,基于本研究的实验数据,构建了一套包含296物质和1850个基元反应的苯甲醇低温燃烧反应机理,利用Chemkin Pro软件进行了机理模拟。而且,该机理的模拟结果和实验数据取得了很好的一致性,说明了其合理性。本文对所构建的机理进行了反应路径分析,给出了主要中间产物的生成路径。此外,该机理的敏感性分析给出了对苯甲醇低温氧化有较大促进作用或抑制作用的反应。以上分析表明苯甲醇α位氢提取反应是其主要消耗渠道,而且苯甲醇α位脱氢后产生的自由基生成苯甲醛的反应对苯甲醇的消耗有最大的促进作用。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U473.14
【图文】：

空气污染,生物燃料,世界能源市场

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文生物能用开发领域的焦点，其前景十分光明。生物燃料在全球范围 2011 年就已经达到了 827 亿美元，最近发展更是十分迅速，据估计球销售额将在本世纪 20 年代初达到将近两千亿美元[8]。生物燃料中先达到成熟阶段，于本世纪出进入了世界能源市场，在全球范围内到了 8 107吨。但是乙醇的原料供应受到的限制很严格，其原料主作物，大量制造乙醇作为能源使用会威胁全球范围内的粮食供应。物质燃料。

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两端封闭。管内空间被分为两部分，一部分是高压区 4，另一部区 1。向高压区 4 充入高压气体，向低压区 1 充入低压气体。用于分割高区域的膜片破裂后，高压区的气体迅速膨胀，产生激波，快速地向低压。同时，低压区的气体也生成了膨胀波，其传播方向是朝向高压区 4。区了激波作用后气体区域，区域 3 表示了膨胀波作用后的气体区域，这两邻，形成了一个交界面。激波传播到管端处后被反射可以再次压缩所经的气体。从上面的叙述，可以看出，激波会将管内的气体压缩，会改变部气体相应的物理量，比如压力和温度，从而得到模拟需要的工况。接随着时间推移到达试验区域，膨胀波也将在高压区域的端面反射后向低动。所以，经激波压缩后的实验气体只能在毫秒到微妙级的短暂时间内，相应的流体力学性质也只能在短暂时间内保持恒定。入射激波和接触的 2 区气体受到激波压缩，其温度和压力升高，产生一定的伴随速度。气体可用于气体动力学实验的研究。反射激波后的 5 区，受到两次压缩于滞止状态，其压力和温度上升较大，特别适合于进行高温物理化学方。激波管实验可以测量反应器内物理量（压力、温度），也可以使用激光和气相色谱技术。

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文搅拌反应器 JSR（Jet-Stirred Reactor）是连续搅拌点是反应器内和出口处的气体混合很均匀，而且 JSR 示意图[19]。四个位于球形反应器赤道面上的合效果。法国南希的 Villermaux 课题组在上世纪 JSR 的设计基础[20; 21]。在这之前，Bush 等人提出管他们提出的这两种设计都能用于气相动力学研死区体积。本文中使用的 JSR 是球形设计。国际氧化硅 JSR 做气相动力学研究的课题组有三个。室使用 JSR 做了大量常压下碳氢和含氧燃料的氧尔良的气体燃烧反应和环境研究所使用可承受高压化研究。英国利兹的燃烧与能源中心使用 JSR 做点火现象。

【参考文献】