當前全球煤、石油和天然氣等傳統(tǒng)燃料大規(guī)模燃燒,不僅使儲存有限的非可再生資源消耗殆盡,同時也帶來了日益嚴重的環(huán)境問題,酸雨、溫室效應和霧霾等嚴重影響到人類的健康和社會的發(fā)展。面對日益嚴峻的形勢,人們迫切希望找到能夠替代傳統(tǒng)化石燃料的新型清潔能源,乙醇燃料就是其中最具代表性的一種。因此,研究乙醇燃料熱解產氣與積碳特性具有十分重要的實用意義和應用價值。本文選取乙醇燃料作為研究對象,實驗過程中采用控制變量法分別研究溫度、反應物濃度和停留時間對乙醇熱解產氣與積碳的影響。采用橫向對比的方法研究不同影響因素下乙醇熱解積碳產量的大小關系,進行乙醇積碳特性分析。選取不同反應時間下熱解產生的積碳,運用SEM技術觀察其表面形態(tài)特征。在此基礎上利用CHEMKIN軟件對乙醇燃料的熱解過程進行模擬,分別探究不同溫度和反應物濃度下氣體產物含量的變化,并對甲烷、乙烯和乙醇等物質進行敏感性分析。在乙醇熱解的過程中分別通入水蒸氣、甲烷和氧氣,探究不同添加劑對乙醇熱解積碳產量的影響,并做敏感性分析,模擬同時生成的其他氣體產物含量變化情況。對乙醇在不同溫度下熱解產生的積碳進行熱重分析,采用Coats-Redfern積分法計算... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

乙醇熱解路徑分析

2.1 實驗系統(tǒng)乙醇燃料熱解產氣與積碳特性實驗研究采用如圖 2.1 所示的實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)由配氣、熱解和監(jiān)測三部分構成：在配氣部分，液態(tài)乙醇被注入連續(xù)注射泵，用氮氣作載氣體，后續(xù)實驗中會分別通入氧氣、甲烷和水蒸氣作為添加劑參與反應。在熱解部分，裝置主要為溫度恒定在 150 °C 的氣化爐和能夠進行高溫實立式管式爐，立式管式爐加熱的溫度范圍是 0 °C ~ 1100 °C。實驗過程中所有通管路均為內徑 6 mm 或 8 mm 的鋼管，鋼管外依次包裹加熱帶、保溫棉、綁玻璃絲帶，以達到保溫、穩(wěn)固和美觀的效果，加熱帶與溫度控制器和熱電偶連實現(xiàn)反饋調節(jié)，保證加熱帶的溫度恒定在指定的數(shù)值。在監(jiān)測部分，裝置主要為傅里葉紅外光譜儀、氫氣分析儀和氣相色譜儀兩者可以實時測量并記錄熱解產生的氣體成分及其濃度，后者用于分析熱解氣體的平均體積分數(shù)。

將液態(tài)乙醇注入恒溫汽化爐內，使其完全氣化并與氮氣混合。④ 混合氣體流經旁路到達傅里葉紅外光譜儀進行實時監(jiān)測，直至監(jiān)測得到的乙醇濃度穩(wěn)定，與預期的反應物濃度保持一致。⑤ 調節(jié)三通閥使主支路導通，穩(wěn)定的混合氣體自下而上流經立式管式爐開始熱解。⑥ 熱解產生的各種氣體成分經管路到達監(jiān)測部分，由傅里葉紅外光譜儀進行在線監(jiān)測。在立式管式爐和傅里葉紅外光譜儀之間加裝干燥器，用于去除焦油和水分，以防傅里葉紅外光譜儀被污染。⑦ 由于傅里葉紅外光譜儀不能測量類似于氫氣的平衡氣體濃度，故在其后加裝干燥器，再流經氫氣分析儀，測量氫氣的實時濃度。⑧ 通過調節(jié)流量計和連續(xù)注射泵的數(shù)值，研究不同工況下反應物的熱解情況通過查閱大量文獻和反復的預實驗發(fā)現(xiàn)，每組實驗要進行至少 3 個小時，才能得到含量明顯且可測量的積碳。故對每次實驗均進行 3 個小時，保證實驗的穩(wěn)定性和持續(xù)性。


本文編號：3018912