高密度吸热型碳氢燃料的热稳定性
发布时间：2021-02-28 07:30
高超声速飞行器对空间、推力和热防护的苛刻要求促使了高密度吸热型碳氢燃料的发展。本文着重考察高密度燃料及其重要组分的热裂解过程及规律,探讨高密度吸热型碳氢燃料的热稳定性等基础科学问题。主要工作及其成果如下：从碳氢燃料的裂解转化率、气体产率和气液产物分布等多种角度对燃料热裂解过程进行评价。采用高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）以及高分辨核磁共振（NMR）等多种表征手段跟踪和检测燃料裂解产物,特别是生成的芳烃,探讨了碳氢燃料在高温高压条件下的热稳定性分析指标。考察了正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷和正十二烷等5种直链烷烃在673 K-713 K温度范围内的热稳定性。对反应过程进行一级动力学关联,并采用HPLC、1H NMR 与 GC-MS等跟踪裂解过程和裂解产物,探讨了反应温度和受热时间等对燃料热稳定性的影响。在实验温度范围内,5种烷烃的气体产率随原料转化率呈指数变化,且相对短链的烷烃的气体产率随其转化率的增加速率较快；随反应温度和时间的增加,液体产物中芳烃含量不断增加。在相同反应温度和时间下,奇数碳和偶数碳烷烃的裂解速率、转化率和液体组分中芳烃含量分别随碳数的增加而...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：195 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１常见燃料体积热值与密度关系??巧ｇｕｒｅ?１．１?民ｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｖａ山ｅ?ａｎｄ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｏｆ?比ｅ?化ｄ??
美国在莫比尔湾发现了一系列金刚焼的复杂混合物，主要为一金刚烧、二金??邮烧、Ｈ金刚焼Ｗ及它们的晓基取代衍生物，另外还有少量更高分子量的同系物??（如图１．３）。美国对金刚焼衍生物作为高密度燃料开展了相关研究，制备出Ｗ??金刚烧为基础的ＲＦ系列高密度燃料，主要性能如表１．妒Ｗ。ＲＦ－１燃料主要由一??金刚烧衍生物组成；ＲＦ－２燃料包含一金刚院衍生物、二金刚烧衍生物及Ｈ金??刚烧衍生物；ＲＦ－３燃料主要纽分为二金刚烧衍生物和Ｈ金刚烧衍生物；ＲＦ－４燃??料大部分为Ｈ金刚烧衍生物。由表１．６可Ｗ看出，ＲＦ系列燃料随着平均碳原子??数的增加，其闪点、密度和热值均增大，且ＲＦ系列金刚烧类燃料的质量热值与??１０??
６４８？７２３?Ｋ温度范围内的稳定时间。ＤｅＷｉｔｔ等［８８］研究了两种石油基喷气燃料在超??临界条件下的热裂解和裂解沉积趋势，并与通过费托合成得到的烧基化煤油??（ＳＰＫ）进行了比较，通过高压液相色谱分析了裂解产物中的多环芳控（如图１．４），??计算了燃料的热裂解沉积速率，表明ＳＰＫ明显没有石油基燃料稳定，并指出多??环芳炫化合物是裂解反应过程中产生的活性中间体的产物，是结焦过程的直接参??与者。??Ｊ?Ｉ?繁?Ｉ??？?■?■?Ｉ??ｒ－…．１?Ｉ?＂ＩＩ。—?￣￣??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０??ＨＰＬＣ?Ｅｌｕｔｉｏｎ?Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??图１．４?Ｊｅｔ?Ａ－ｌ超临界裂解产物中多环芳居的反相册ＬＣ图（出口温度８７６?Ｋ，４．８??ＭＰａ）??Ｆｉｇｕｉ＾ｅ?１．４?艮ｅｖｅｒｓｅｄ－ｐｈａｓｅ?ＨＰＬＣ?ｃ虹ｏｍａｔｏｇｒａｍ?ｏｆ?也ｅ?ＰＡＨ?ｐｒｏ加ｃｔｓ?ｆｒｏｍ??ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｏｆ?Ｊｅｔ?Ａ－ｌ?巧７６?Ｋ?ｏｕｔｌｅｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?４．８?ＭＰａ）??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚烷类高能量密度燃料研究进展[J]. 魏真,李加荣,张奇,史大昕. 含能材料. 2014(02)
[2]C5原料合成高密度烃类燃料的研究进展[J]. 杜新胜,朱玲,张霖. 化工中间体. 2013(06)
[3]高密度烃燃料合成与复配研究进展[J]. 刘飞,薛金强,王连心,尚丙坤,王伟,张得亮,韩世民. 化学推进剂与高分子材料. 2012(02)
[4]密度大于1的高密度液体碳氢燃料合成及复配研究[J]. 王磊,张香文,邹吉军,韩红,王莅,米镇涛. 含能材料. 2009(02)
[5]国外吸气式高超声速飞行器发展现状[J]. 陈英硕,叶蕾,苏鑫鑫. 飞航导弹. 2008(12)
[6]美国军用喷气燃料发展综述[J]. 焦燕,冯利利,朱岳麟,熊常健. 火箭推进. 2008(01)
[7]高密度液体碳氢燃料合成及应用进展[J]. 邹吉军,张香文,王莅,米镇涛. 含能材料. 2007(04)
[8]高超声速飞行器飞行特性和控制的若干问题[J]. 朱云骥,史忠科. 飞行力学. 2005(03)
[9]合成高密度烃类燃料研究进展[J]. 熊中强,米镇涛,张香文,邢恩会. 化学进展. 2005(02)
[10]环戊二烯合成巡航导弹用高密度烃燃料[J]. 周劲松,冯渐超,张志勇,桂林,于海成. 化学推进剂与高分子材料. 2003(02)
博士论文
[1]高能量密度燃料分子设计及定向合成机理的理论研究[D]. 孔京.天津大学 2011
[2]碳氢燃料裂解与结焦研究[D]. 谢文杰.浙江大学 2009
硕士论文
[1]吸热型碳氢燃料的超临界裂解与结焦研究[D]. 肖娟.浙江大学 2013
[2]混配吸热型碳氢燃料高温裂解反应研究[D]. 魏会.浙江大学 2011
[3]高密度吸热型碳氢燃料裂解与燃烧特性研究[D]. 蔡尚立.浙江大学 2008
[4]高热安定性碳氢燃料的结构设计[D]. 曲海杰.天津大学 2007
[5]双环戊二烯连续聚合制备高密度燃料[D]. 姜凯.天津大学 2007
本文编号：3055528
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：195 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１常见燃料体积热值与密度关系??巧ｇｕｒｅ?１．１?民ｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｖａ山ｅ?ａｎｄ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｏｆ?比ｅ?化ｄ??
美国在莫比尔湾发现了一系列金刚焼的复杂混合物，主要为一金刚烧、二金??邮烧、Ｈ金刚焼Ｗ及它们的晓基取代衍生物，另外还有少量更高分子量的同系物??（如图１．３）。美国对金刚焼衍生物作为高密度燃料开展了相关研究，制备出Ｗ??金刚烧为基础的ＲＦ系列高密度燃料，主要性能如表１．妒Ｗ。ＲＦ－１燃料主要由一??金刚烧衍生物组成；ＲＦ－２燃料包含一金刚院衍生物、二金刚烧衍生物及Ｈ金??刚烧衍生物；ＲＦ－３燃料主要纽分为二金刚烧衍生物和Ｈ金刚烧衍生物；ＲＦ－４燃??料大部分为Ｈ金刚烧衍生物。由表１．６可Ｗ看出，ＲＦ系列燃料随着平均碳原子??数的增加，其闪点、密度和热值均增大，且ＲＦ系列金刚烧类燃料的质量热值与??１０??
６４８？７２３?Ｋ温度范围内的稳定时间。ＤｅＷｉｔｔ等［８８］研究了两种石油基喷气燃料在超??临界条件下的热裂解和裂解沉积趋势，并与通过费托合成得到的烧基化煤油??（ＳＰＫ）进行了比较，通过高压液相色谱分析了裂解产物中的多环芳控（如图１．４），??计算了燃料的热裂解沉积速率，表明ＳＰＫ明显没有石油基燃料稳定，并指出多??环芳炫化合物是裂解反应过程中产生的活性中间体的产物，是结焦过程的直接参??与者。??Ｊ?Ｉ?繁?Ｉ??？?■?■?Ｉ??ｒ－…．１?Ｉ?＂ＩＩ。—?￣￣??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０??ＨＰＬＣ?Ｅｌｕｔｉｏｎ?Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??图１．４?Ｊｅｔ?Ａ－ｌ超临界裂解产物中多环芳居的反相册ＬＣ图（出口温度８７６?Ｋ，４．８??ＭＰａ）??Ｆｉｇｕｉ＾ｅ?１．４?艮ｅｖｅｒｓｅｄ－ｐｈａｓｅ?ＨＰＬＣ?ｃ虹ｏｍａｔｏｇｒａｍ?ｏｆ?也ｅ?ＰＡＨ?ｐｒｏ加ｃｔｓ?ｆｒｏｍ??ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｏｆ?Ｊｅｔ?Ａ－ｌ?巧７６?Ｋ?ｏｕｔｌｅｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?４．８?ＭＰａ）??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚烷类高能量密度燃料研究进展[J]. 魏真,李加荣,张奇,史大昕. 含能材料. 2014(02)
[2]C5原料合成高密度烃类燃料的研究进展[J]. 杜新胜,朱玲,张霖. 化工中间体. 2013(06)
[3]高密度烃燃料合成与复配研究进展[J]. 刘飞,薛金强,王连心,尚丙坤,王伟,张得亮,韩世民. 化学推进剂与高分子材料. 2012(02)
[4]密度大于1的高密度液体碳氢燃料合成及复配研究[J]. 王磊,张香文,邹吉军,韩红,王莅,米镇涛. 含能材料. 2009(02)
[5]国外吸气式高超声速飞行器发展现状[J]. 陈英硕,叶蕾,苏鑫鑫. 飞航导弹. 2008(12)
[6]美国军用喷气燃料发展综述[J]. 焦燕,冯利利,朱岳麟,熊常健. 火箭推进. 2008(01)
[7]高密度液体碳氢燃料合成及应用进展[J]. 邹吉军,张香文,王莅,米镇涛. 含能材料. 2007(04)
[8]高超声速飞行器飞行特性和控制的若干问题[J]. 朱云骥,史忠科. 飞行力学. 2005(03)
[9]合成高密度烃类燃料研究进展[J]. 熊中强,米镇涛,张香文,邢恩会. 化学进展. 2005(02)
[10]环戊二烯合成巡航导弹用高密度烃燃料[J]. 周劲松,冯渐超,张志勇,桂林,于海成. 化学推进剂与高分子材料. 2003(02)
博士论文
[1]高能量密度燃料分子设计及定向合成机理的理论研究[D]. 孔京.天津大学 2011
[2]碳氢燃料裂解与结焦研究[D]. 谢文杰.浙江大学 2009
硕士论文
[1]吸热型碳氢燃料的超临界裂解与结焦研究[D]. 肖娟.浙江大学 2013
[2]混配吸热型碳氢燃料高温裂解反应研究[D]. 魏会.浙江大学 2011
[3]高密度吸热型碳氢燃料裂解与燃烧特性研究[D]. 蔡尚立.浙江大学 2008
[4]高热安定性碳氢燃料的结构设计[D]. 曲海杰.天津大学 2007
[5]双环戊二烯连续聚合制备高密度燃料[D]. 姜凯.天津大学 2007
本文编号：3055528
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3055528.html
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