过渡金属修饰ZSM-5及其协同催化碳氢燃料的裂解实验研究

发布时间：2022-09-29 18:52

　　超燃冲压发动机工作时,产生大量的热量,从而使发动机承受很大的热负荷,为了对发动机和飞行器进行保护,研究人员引入了碳氢燃料再生冷却技术。当碳氢燃料在冷却通道中流动时,可通过物理热沉或化学热沉形式,带走燃烧室壁面的热量。然而物理热沉主要是由燃料的物理性质决定,其最大值是固定的。而化学热沉部分则因化学反应程度和化学路径的不同而不同。增加燃料的化学热沉的方法应该是增加化学反应速率或者使反应生成更多的有利于吸热的产物。催化裂解因为可以使燃料在较低的温度下裂解,从而使燃料在较低的温度下就可以显现出化学热沉,同时,由于催化裂解可以调节产物的分布,从而有可能使燃料在相同油温下具有更好的吸热能力。本文将研究过渡金属改性的ZSM-5对碳氢燃料的催化裂解。本文首先以ZSM-5为基础催化剂,用等体积浸渍法往ZSM-5中负载上Co氧化物和Ni氧化物,制备出不同金属氧化物负载率的负载型ZSM-5。并对制备出的催化剂进行检测和评价。然后进行了正癸烷热裂解和质量浓度为0.1%的ZSM-5正癸烷悬浊液催化裂解实验,通过分析裂解产物和产气率,总结热裂解和ZSM-5催化裂解时对提高燃料热沉的影响。随后用制备出的负载Co氧化... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
        1.1.1 高超声速飞行器的研究现状
        1.1.2 再生冷却的研究进展
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 碳氢燃料的研究现状
        1.2.2 催化裂解的研究现状
    1.3 本文的研究内容
第2章 过渡金属修饰的ZSM-5催化剂的制备表征和实验系统介绍
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 催化剂的制备
        2.3.1 催化基本原理
        2.3.2 催化剂的表面有机化改性
        2.3.3 过渡金属修饰的ZSM-5的制备
    2.4 催化剂的表征
        2.4.1 催化剂的SEM扫描
        2.4.2 催化剂的XRD检测
        2.4.3 催化剂的XPS检测
    2.5 实验系统
        2.5.1 实验系统介绍
        2.5.2 实验产物收集和检测
        2.5.3 气态产物定量分析方法
    2.6 本章小结
第3章 ZSM-5 催化正癸烷裂解实验研究
    3.1 引言
    3.2 正癸烷热裂解实验
        3.2.1 数据处理方法
        3.2.2 正癸烷的裂解实验分析
    3.3 ZSM-5 催化碳氢燃料裂解实验分析
    3.4 本章小结
第4章 过渡金属修饰的ZSM-5催化正癸烷裂解实验研究
    4.1 引言
    4.2 不同负载率下Co氧化物修饰的ZSM-5 对正癸烷裂解的影响
        4.2.1 Co（1%）/ZSM-5催化正癸烷裂解实验研究
        4.2.2 Co（3%）/ZSM-5催化正癸烷裂解实验研究
        4.2.3 Co（9%）/ZSM-5催化正癸烷裂解实验研究
    4.3 不同负载率下Ni氧化物修饰的ZSM-5 催化正癸烷裂解
    4.4 最优负载率下不同催化剂浓度的催化裂解实验
        4.4.1 Co氧化物最优负载率下不同催化剂浓度的催化裂解
        4.4.2 Ni氧化物最优负载率下不同催化剂浓度的催化裂解
    4.5 正癸烷最优催化作用下裂解实验分析
    4.6 催化作用下的燃油结焦分析
    4.7 本章小结
第5章 过渡金属修饰的ZSM-5催化不同碳氢比燃料的裂解试验研究
    5.1 引言
    5.2 正十二烷的催化裂解实验研究分析
    5.3 正辛烷的催化裂解实验分析
    5.4 不同碳氢比正构烷烃催化裂解的比较
        5.4.1 不同碳氢比燃料催化裂解时气态产物分布的比较
        5.4.2 不同碳氢比燃料催化裂解时热沉的比较
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]吸热型碳氢燃料研究现状与发展[J]. 许滢,刘卫华,刘文怡,王洋洋,冯诗愚.  中国民航飞行学院学报. 2017(02)
[2]超燃冲压发动机再生冷却技术研究进展[J]. 金烜,沈赤兵,吴先宇,杨钧,陈越.  火箭推进. 2016(05)
[3]纳米催化剂在碳氢燃料和生物柴油领域中的应用[J]. 张传峰,赵静,方文军,郭永胜.  石油学报(石油加工). 2015(02)
[4]2013年世界高超声速飞行器发展总结[J]. 李文杰,牛文,张洪娜,王琳.  飞航导弹. 2014(02)
[5]碳氢燃料热裂解与引发裂解换热对比实验[J]. 贾贞健,周伟星,黄洪雁,于文力.  化工学报. 2014(S1)
[6]亲油性纳米ZSM-5分子筛的制备及其对碳氢燃料的催化性能[J]. 刘家珍,许莉,方文军,郭永胜,尚忠进.  浙江大学学报(理学版). 2013(06)
[7]吸热型碳氢燃料正癸烷热裂解机理、热沉及产物分布的理论研究[J]. 李国娜,李春迎,王渭娜,沈文,吕剑,王文亮.  燃料化学学报. 2013(09)
[8]助剂改性Ru-Ni-CeO2/HZSM-5催化剂裂解秸秆气化焦油性能研究[J]. 李顺清,雷廷宙,朱金陵,李波,杨延涛,李在峰.  太阳能学报. 2012(08)
[9]改善吸热型碳氢燃料热管理能力的研究进展[J]. 郭永胜,张玲玲,魏会,方文军,林瑞森.  石油学报(石油加工). 2011(05)
[10]ZSM-5分子筛的合成与应用[J]. 任瑞霞,刘姝,宋雯雯,刘海莲.  化工科技. 2011(01)

博士论文
[1]正癸烷热裂解/引发裂解模型及其化学热沉特性研究[D]. 贾贞健.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]负载型ZSM-5催化剂用于正己醇催化氧化反应的研究[D]. 刘雪松.西北大学 2016
[2]吸热型碳氢燃料正癸烷高温裂解机理研究[D]. 贾贞健.哈尔滨工业大学 2011
[3]吸热型碳氢燃料热沉的测定及影响因素[D]. 朱丹阳.天津大学 2004



本文编号：3683125