甲醇丙烷混合热解特性与抑制积碳生成实验研究及机理分析
发布时间：2023-03-27 01:50
由于化石燃料的紧缺和严重的环境污染,甲醇混合燃料作为一种清洁、可再生能源受到广泛研究与应用。由于该燃料主要由甲醇和丙烷混合而成,具有热值低,汽化潜热大的特点,所以燃烧效率不高,使用专用的气化燃烧器才能实现稳定燃烧,而且该种燃料在热解以及欠氧燃烧过程中容易产生积碳,造成气化器和喷嘴被堵塞,影响燃烧器正常使用,严重阻碍该燃料的应用推广。因此,本文首先通过实验方法研究了甲醇、丙烷以及甲醇丙烷混合热解的产气特性以及积碳生成特性,然后以实验为基础,通过数值计算的方法,优化了现有的甲醇热解反应机理,构建并优化了甲醇丙烷混合热解及积碳生成反应机理,最后通过构建的反应机理,分析了甲醇对丙烷热解气相反应,苯的形成,多环芳香烃(PAHs)及积碳形成过程的影响,最终揭示了甲醇抑制丙烷热解过程中积碳形成的作用机理。本文研究为提高甲醇混合燃料的燃烧效率,减少热解与燃烧过程中的积碳形成提供理论依据。(1)首次研究获得了甲醇丙烷混合热解的产气特性和积碳生成特性,发现在甲醇丙烷混热解过程中,甲醇会抑制乙烯向乙炔的转化过程,同时明显的减少了丙烷热解积碳生成速率以及生成积碳颗粒大小。甲醇在910 K左右开始分解,首先产生...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 甲醇热解与氧化特性及反应机理研究现状
1.2.2 丙烷热解与氧化特性及反应机理研究现状
1.2.3 碳氢燃料热解与燃烧积碳形成的研究现状
1.2.4 醇与碳氢燃料热解与燃烧积碳及机理研究现状
1.3 当前研究的不足
1.4 主要研究内容
2 实验系统与理论计算方法介绍
2.1 实验系统
2.1.1 实验系统及方法
2.1.2 实验数据分析方法
2.2 理论计算方法
2.2.1 量子化学计算方法
2.2.2 反应动力学参数计算方法
2.2.3 化学反应动力学计算方法
2.3 本章小结
3 甲醇、丙烷及混合热解产气及积碳特性实验研究
3.1 甲醇恒温热解特性实验研究
3.1.1 热解实验工况
3.1.2 浓度对甲醇热解的影响
3.1.3 温度对甲醇热解的影响
3.1.4 空速对甲醇热解的影响
3.2 丙烷热解及积碳特性实验研究
3.2.1 温度对丙烷热解产气的影响
3.2.2 温度对丙烷热解积碳生成的影响
3.2.3 停留时间对丙烷热解的影响
3.3 甲醇丙烷混合热解及积碳特性实验研究
3.3.1 温度对甲醇丙烷混合热解产气的影响
3.3.2 甲醇丙烷混合比例 α 对热解产气的影响
3.3.3 甲醇丙烷混合热解积碳速率及形态特征
3.4 本章小结
4 甲醇热解反应机理的优化与验证研究
4.1 甲醇热解反应机理简介
4.2 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应动力学研究
4.2.1 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应过渡态结构分析
4.2.2 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应能垒计算
4.2.3 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应动力学参数计算
4.3 甲醇热解反应路径及敏感性和产率分析
4.3.1 甲醇热解反应路径分析
4.3.2 敏感性及产率分析
4.4 甲醇热解反应机理优化与验证
4.4.1 甲醇热解反应机理优化
4.4.2 甲醇热解反应修正机理的验证
4.5 本章小结
5 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理构建与优化研究
5.1 丙烷热解及积碳反应机理简介
5.2 丙烷热解及积碳反应机理构建及分析
5.2.1 丙烷热解及积碳反应机理构建
5.2.2 丙烷热解反应路径分析
5.2.3 丙烷热解反应敏感性及产率分析
5.2.4 丙烷热解反应机理优化及验证
5.3 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理的构建
5.3.1 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理构建
5.3.2 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理验证
5.4 本章小结
6 甲醇抑制丙烷热解积碳生成的作用机理研究
6.1 丙烷热解积碳生成的影响因素及反应路径分析
6.1.1 温度与反应时间作用下的积碳特性
6.1.2 丙烷热解积碳反应路径分析
6.2 甲醇对丙烷热解气相反应过程的影响
6.2.1 甲醇对丙烷热解主要气相产物的影响
6.2.2 甲醇对丙烷热解气相反应路径的影响
6.3 甲醇对丙烷热解积碳生成的影响
6.3.1 甲醇对丙烷热解重要PAHs的影响
6.3.2 甲醇对丙烷热解积碳特性的影响
6.3.3 甲醇对丙烷热解积碳反应路径的影响
6.4 甲醇抑制丙烷热解积碳生成的作用机理分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表论文目录
B. 作者在攻读学位期间参加的主要科研项目
本文编号：3772138
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 甲醇热解与氧化特性及反应机理研究现状
1.2.2 丙烷热解与氧化特性及反应机理研究现状
1.2.3 碳氢燃料热解与燃烧积碳形成的研究现状
1.2.4 醇与碳氢燃料热解与燃烧积碳及机理研究现状
1.3 当前研究的不足
1.4 主要研究内容
2 实验系统与理论计算方法介绍
2.1 实验系统
2.1.1 实验系统及方法
2.1.2 实验数据分析方法
2.2 理论计算方法
2.2.1 量子化学计算方法
2.2.2 反应动力学参数计算方法
2.2.3 化学反应动力学计算方法
2.3 本章小结
3 甲醇、丙烷及混合热解产气及积碳特性实验研究
3.1 甲醇恒温热解特性实验研究
3.1.1 热解实验工况
3.1.2 浓度对甲醇热解的影响
3.1.3 温度对甲醇热解的影响
3.1.4 空速对甲醇热解的影响
3.2 丙烷热解及积碳特性实验研究
3.2.1 温度对丙烷热解产气的影响
3.2.2 温度对丙烷热解积碳生成的影响
3.2.3 停留时间对丙烷热解的影响
3.3 甲醇丙烷混合热解及积碳特性实验研究
3.3.1 温度对甲醇丙烷混合热解产气的影响
3.3.2 甲醇丙烷混合比例 α 对热解产气的影响
3.3.3 甲醇丙烷混合热解积碳速率及形态特征
3.4 本章小结
4 甲醇热解反应机理的优化与验证研究
4.1 甲醇热解反应机理简介
4.2 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应动力学研究
4.2.1 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应过渡态结构分析
4.2.2 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应能垒计算
4.2.3 甲醇与甲基和甲酸基脱氢反应动力学参数计算
4.3 甲醇热解反应路径及敏感性和产率分析
4.3.1 甲醇热解反应路径分析
4.3.2 敏感性及产率分析
4.4 甲醇热解反应机理优化与验证
4.4.1 甲醇热解反应机理优化
4.4.2 甲醇热解反应修正机理的验证
4.5 本章小结
5 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理构建与优化研究
5.1 丙烷热解及积碳反应机理简介
5.2 丙烷热解及积碳反应机理构建及分析
5.2.1 丙烷热解及积碳反应机理构建
5.2.2 丙烷热解反应路径分析
5.2.3 丙烷热解反应敏感性及产率分析
5.2.4 丙烷热解反应机理优化及验证
5.3 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理的构建
5.3.1 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理构建
5.3.2 甲醇丙烷混合热解及积碳反应机理验证
5.4 本章小结
6 甲醇抑制丙烷热解积碳生成的作用机理研究
6.1 丙烷热解积碳生成的影响因素及反应路径分析
6.1.1 温度与反应时间作用下的积碳特性
6.1.2 丙烷热解积碳反应路径分析
6.2 甲醇对丙烷热解气相反应过程的影响
6.2.1 甲醇对丙烷热解主要气相产物的影响
6.2.2 甲醇对丙烷热解气相反应路径的影响
6.3 甲醇对丙烷热解积碳生成的影响
6.3.1 甲醇对丙烷热解重要PAHs的影响
6.3.2 甲醇对丙烷热解积碳特性的影响
6.3.3 甲醇对丙烷热解积碳反应路径的影响
6.4 甲醇抑制丙烷热解积碳生成的作用机理分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表论文目录
B. 作者在攻读学位期间参加的主要科研项目
本文编号：3772138
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