论文部分内容阅读
随着超音速及超高音速时代的到来,飞行过程中飞行器外表面及设备的热负荷越来越大,应用燃料作为冷却剂成为首选方案。在这种条件下,燃料的显热已不能满足需求,利用吸热燃料的化学裂解反应势在必行。
在本论文中,以热沉、裂解率/气相产物质量分率、产氢率及主要气相产物分布为主要评价指标,对吸热燃料的模型化合物正十二烷、燃料RP-3及TJ-02的催化裂解反应进行了考察研究。将工业化的沸石分子筛催化剂采用气助式吹扫涂层方式负载于φ3不锈钢反应管内壁,得到约30μm和100μm的胶粘剂04-3涂层及胶粘剂04-4涂层。确定了最佳的涂层工艺及胶粘剂配比,制得的涂层催化剂有较好的反应性和稳定性。
以纯组分正十二烷为探针反应,对与不同胶粘剂配伍的催化剂活性进行了考察。10wt% HZSM-5的04-3配方涂层催化的裂解反应热沉由热裂解的2400KJ/kg增至4253KJ/kg,裂解率由33%增加至65%,5wt% Hp的04-4配方涂层催化热沉提高至4220KJ/kg,裂解率至62%。
本实验还对催化剂的失活情况进行了研究。结果表明,与胶粘剂04-4配伍的情况下,失活较慢。推测原因可能由于胶粘剂04-4在固化过程中形成了空间网状结构,使原料可扩散进入,提高了催化剂的利用率。Hp与HUSY分子筛失活较快,其孔径较大容易发生聚合等二次反应以致结焦失活。
应用正十二烷裂解筛选出来的最佳配伍形式,考察了实际燃料RP-3,RP-3+(RP-3加入添加剂)和TJ-02的催化裂解情况。在催化剂存在下RP-3,RP-3+的热沉、气相产物质量分率都显著增加,最高热沉达到4600KJ/kg。但产氢率较热裂解变化不大。与此相反,TJ-02的热沉及气相产物质量分率提升不明显,产氢率有大幅度的提高,由热裂解的不足3%提高到6%。