【摘要】：以碳?xì)淙剂系臒岱�(wěn)定性和結(jié)焦規(guī)律為研究目標(biāo),對純烴模型燃料、二元混合模型燃料和多元高密度碳?xì)淙剂系冗M(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究,期望為吸熱型碳?xì)淙剂系难兄萍皯?yīng)用提供一定的實(shí)驗(yàn)和理論指導(dǎo)。主要工作和成果有:1.模擬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的換熱結(jié)構(gòu),建立了一套評測碳?xì)淙剂蠁瓮ǖ罒岱�(wěn)定性的裝置,適用于常溫～800℃,常壓～10 MPa和進(jìn)料速率0.10～2.00 g·s-1。用對二甲苯為標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行了儀器參數(shù)的標(biāo)定,用環(huán)己烷檢驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確性,對比不同溫度條件下環(huán)己烷熱沉的實(shí)驗(yàn)值與理論值,相對偏差在±2.1%以內(nèi),表明該熱穩(wěn)定性評測裝置給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性良好。同時(shí),確立了裂解氣體、液體、固體焦的分析與表征方法,獲得了操作參數(shù)。2.進(jìn)行了正十三烷、十氫萘兩種純烴模型燃料于3.5 MPa,650～750 ℃,流量1.00 g·s-1和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間300～1200 s條件下的裂解實(shí)驗(yàn),以指導(dǎo)復(fù)雜多組分碳?xì)淙剂系牧呀�、結(jié)焦性能研究。結(jié)果表明,兩者的裂解轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氣率均隨著反應(yīng)溫度的升高而不斷增加,熱沉增大,并帶來了液體產(chǎn)物中烯烴、芳烴類物質(zhì)含量的增大,固體焦量快速升高,游離焦形貌呈現(xiàn)出由絲狀到顆粒狀的規(guī)律性變化。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間對兩者的裂解性能影響不大,但附著焦、游離焦和總焦量與穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間之間呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)趨勢。在3.5 MPa、700 ℃、進(jìn)料速率1.00 g·s-1和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間1200 s的條件下,十氫萘的熱穩(wěn)定性性高,裂解結(jié)焦量小,裂解總結(jié)焦量約為正十三烷的1/6(分別為7.3 mg和42.5 mg)。3.進(jìn)行了 JP-10/異辛烷二元模型燃料在不同反應(yīng)條件下的熱裂解實(shí)驗(yàn),以考察碳?xì)淙剂显诹呀夥磻?yīng)過程中組分之間的相互作用。結(jié)果表明,在二元混合物的裂解過程中,異辛烷能夠誘導(dǎo)并促進(jìn)JP-10的裂解,異辛烷從質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到90%的過程中,促使JP-10的裂解轉(zhuǎn)化率從7.5%增加到41.0%。結(jié)合裂解產(chǎn)物的組分分析,提出了異辛烷誘導(dǎo)JP-10裂解的反應(yīng)機(jī)理,并用密度泛函理論對誘導(dǎo)機(jī)理進(jìn)行了輔證。4.制備了煤油基高密度碳?xì)淙剂?HEDF-1),考察了反應(yīng)溫度、進(jìn)料速率以及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間對其熱穩(wěn)定性和結(jié)焦性能的影響。從裂解轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氣率、氣液產(chǎn)物分布、固體焦的質(zhì)量及形貌等多種角度對HEDF-1裂解性能進(jìn)行了評價(jià),研究結(jié)果表明HEDF-1能夠在3.5 MPa、750 ℃和進(jìn)料速率1.00 g·s-1反應(yīng)條件下穩(wěn)定運(yùn)行1200 s以上。5.研制了添加劑包A,能夠明顯抑制高密度碳?xì)淙剂螲EDF-1的催化結(jié)焦和非催化結(jié)焦,大幅度降低了裂解產(chǎn)生的焦量,比如3.5 MPa,進(jìn)料速率1.00 g·s-1和程序升溫至750 ℃,運(yùn)行時(shí)間約3200 s條件下,碳?xì)淙剂系牧呀饪偨Y(jié)焦量由277.6 mg降低至16.3 mg,且結(jié)焦形貌由絲狀轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀。在碳?xì)淙剂螲EDF-1中加入添加劑包A前后,表現(xiàn)出的裂解程度與變化規(guī)律相近,添加劑包A本身對碳?xì)淙剂螲EDF-1的裂解轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氣率、熱沉等沒有產(chǎn)生影響。
【圖文】：

圖２．２碳氨燃料熱穩(wěn)定性評測裝置流程示意圖：（１）燃料罐；（２）高壓恒流粟；（３）緩沖罐；逡逑（４）絕緣接頭；（５）銅電極；（６，，７）冷凝器；（８）背壓閥；（９）瞬時(shí)取樣口；（１０）氣液分逡逑離器逡逑２６逡逑

－；逡逑圖２．１碳氨燃料熱穩(wěn)定性評測裝置實(shí)物圖：ａ，正面圖；ｂ，背面圖逡逑邐邐—邐邐邋Ｉ邋擴(kuò)——＇逡逑Ｆ—７３１５３７ｎ邋心？鳳逡逑ｌａ邐邐：－！邋ｉ邋邐＾邐邐逡逑Ｉｆｌ邋三〕ｔ４Ｌｉｔ±±±＾＾逡逑；Ｉ…，，…Ｍ邋ｔｒ．邐．！之／［，１—｜＼邐ｊ逡逑Ｉ邋邋邋—邋邋Ｊ邐Ｖ／邋詹邋５逡逑．邋邋—＿…？＇邋－一邋邋邋邋邋邋巧ｉ

本文編號：2658370