碳氢燃料热裂解与引发裂解换热对比实验

通过流动管反应器对碳氢燃料RP-3在超临界条件下的热裂解及引发裂解进行了实验,对两种条件下的燃料吸热能力及传热特性进行了对比分析,并对裂解产物进行了采样分析。结果表明,引发裂解降低了燃料的裂解起始温度,在一定温度区间内提高了燃料的裂解率,从而有效提高了燃料热沉,在相同热通量条件下,降低了燃料温度,并降低了加热段壁面温度。对流换热受化学反应及物性变化的影响,燃料裂解吸热可增强换热,而大量气态产物的生成会降低换热,因此,裂解反应的增强不一定增强换热。     

吸热型碳氢燃料的裂解及结焦研究进展

首先比较了燃料热裂解和催化裂解的优缺点,由于二者均具有一定局限性,使引发热裂解成为燃料目前最具优势的裂解方式,重点介绍了引发热裂解的研究进展。燃料裂解形成的碳沉积主要有丝状和无定形状2种形态,分别对它们的形成机理、影响因素及抑制措施进行了介绍。     

乙二醇单甲醚防冰剂对吸热型碳氢燃料的裂解特性研究

探究了乙二醇单甲醚防冰剂对吸热型碳氢燃料裂解的影响,其中乙二醇单甲醚加入的质量百分比分别为0.05%,0.10%,0.15%,0.20%。利用微型气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪、CO2红外分析仪对燃料裂解气相产物、液相产物、结焦量等进行分析。结果表明,乙二醇单甲醚在低温下对燃料的裂解影响并不明显,但在高温(≥650℃)条件下能够促进燃料的裂解,产气率和热沉增大。添加0.15%乙二醇单甲醚时,燃料裂解产生的结焦量最少,与对照组相比,降低了42.44%。     

气相色谱-质谱法研究聚氯乙烯的热裂解行为

采用气相色谱-质谱法并结合热重分析法对聚氯乙烯(PVC)的热裂解行为进行了研究。首先对PVC的热失重行为进行考察,确定最佳裂解温度;然后分别在350℃和600℃下对PVC进行热裂解,并用气相色谱-质谱联用仪对裂解产物进行定性和半定量分析。结果表明:在350℃下,PVC裂解产物主要以HCl和苯等易挥发物质为主;在600℃下,裂解产物为多环芳烃,但未检测到HCl。根据裂解产物的种类及相对含量的变化,确定PVC的分段裂解回收工艺,从而提高了热裂解产物的回收率和热裂解效率。     

两种卷烟粘合剂热裂解产物研究

模拟卷烟燃烧条件,选择200℃到800℃之间的4个不同温度,在空气存在的条件下对VAE(聚醋酸乙烯)型和淀粉型的的两种卷烟粘合剂进行热裂解,热裂解产物用气相色谱-质谱联用方法检测。得出粘合剂在不同的温度下裂解产物不同;不同种类的粘合剂裂解产物不同;温度升高,能被检测的物质种类增多。在不同条件下,VAE型粘合剂的裂解产物主要以苯衍生物及多环烃(PAHs)为主;淀粉型的粘合剂裂解产物则主要以呋喃类化合物为主。     

五种卷烟纸助剂热裂解产物分析

对5种卷烟纸助剂在300,600,900℃的空气环境中进行热裂解,并对其裂解产物进行了对比分析。结果表明,5种卷烟纸助剂在不同温度条件下的主要裂解产物为醛酮、呋喃类、稠环芳烃类化合物。5种卷烟纸助剂的裂解产物种类也存在一定差异:柠檬酸镁、柠檬酸钙和柠檬酸锌在600℃和900℃条件下产生刺激性很大的丙烯醛物质;柠檬酸钙在热解过程中产生有刺激性的乙酸;柠檬酸镁、柠檬酸锌在热解过程中产生杂环类香味物质。     

聚烯烃与其裂解产物返回共裂解的研究

以聚烯烃塑料为裂解原料,在间歇反应釜中进行轻度热裂解,加热速率3—5℃/min,温度400℃,停留时间0—80 min;制取液相石油烃。为克服热裂解过程中的传热不均匀,提高热裂解产物轻质馏分的含量,进行了部分热裂解产物返回作为原料与聚烯烃塑料进行共裂解的实验探究,并对其裂解气相产物进行了气相色谱分析,液相产物进行了红外光谱、核磁共振氢谱表征以及GC-MS定量分析。结果表明:在400℃进行共裂解,液相产物平均收率约为90%,所得液相石油烃C数分布广,主要组分为链烷烃,其中直链烷烃所占比例44.03%。在聚烯烃塑料轻度裂解过程中部分热裂解产物返回共裂解,有利于裂解过程的传热,促进所得石油烃的轻质化且裂解过程中不会发生结焦反应。但共裂解液相产物中离心沉积物增多,主要组成为链烷烃,可作为裂解原料再次进行利用。     

蜂蜜的热裂解产物分析

为了研究卷烟添加剂蜂蜜的热裂解产物对卷烟烟气成分的影响,应用热裂解-气相色谱/质谱（Py-GC/MS）联用技术,模拟卷烟燃烧的环境,对蜂蜜在不同裂解温度（300℃、600℃、900℃）和不同氧气浓度（大气环境、10%O2）下的裂解产物进行成分分析。结果表明,在相同裂解氛围和不同裂解温度中,高温时蜂蜜的裂解产物种类多于低温时的;在相同裂解温度和不同裂解氛围中,蜂蜜裂解产物的质量分数不同;蜂蜜在各种不同裂解条件下的主要产物是糠醛、5-甲基糠醛及5-羟甲基糠醛等醛类物质,还产生多种酮类和呋喃类等物质;蜂蜜的大部分热裂解产物是构成卷烟烟气香味的重要成分。     

PY-GC/MS技术研究烟草中苹果酸和柠檬酸的热裂解产物

研究苹果酸和柠檬酸热裂解产物对卷烟品质的影响。利用热裂解-气相色谱/质谱法模拟苹果酸和柠檬酸在卷烟燃吸过程中产物的变化,研究不同裂解温度(300℃,600℃,900℃)条件下苹果酸和柠檬酸的裂解产物和对卷烟品质的影响,并对机理进行了初步的探讨。在不同温度热裂解时,苹果酸的热裂解产物,主要是乙酸,丙烯酸和2,5-呋喃二酮,柠檬酸热裂解产物主要是丙酮和柠康酸酐。苹果酸和柠檬酸的热裂解产物都产生了大量的酸性物质。相比柠檬酸,苹果酸更利于改善吸味,平衡烟气,增加烟气浓度。根据苹果酸和柠檬酸裂解生成的主要产物,对裂解原理进行了探讨,认为苹果酸可能按照三种途径发生裂解,柠檬酸可能按照两种途径发生裂解。     

杭白菊浸膏热裂解产物的GC/MS分析

用热失重(TG)技术以及在线热裂解(Py)技术对杭白菊浸膏热裂解产物进行了研究。TG曲线显示主要失重区间在120~620℃,质量损失高达87%,选取了失重比较大的几个温度点(300、400、550、620℃)和800℃作为裂解温度,以气相色谱-质谱法(GC/MS)分析其在不同温度下的裂解产物,并对添加不同量杭白菊浸膏的中试卷烟进行了评吸。结果表明:300、400、550、620、800℃裂解温度下检测到的挥发性热裂解产物分别为20种、29种、28种、26种,21种;550℃下杭白菊裂解产物主要是醛类、酮类、酯类和呋喃类物质;550℃时开始出现有害物质,且有害物质的量随着温度的升高而提高;杭白菊浸膏能够显著改善卷烟抽吸品质,赋予卷烟一种特殊的自然风味。     

废塑料与废机油共催化裂解制取燃料油的研究

以废塑料和废机油为原料,共催化裂解制备燃料油,克服了废塑料裂解因传热差,裂解炉中温度极不均匀、结焦的难题,提高了燃料油得率。实验中考察了裂解温度、不同油固比、萃取剂对燃料油得率和组成的影响。在混合废塑料为PE∶PP∶PS=3∶1.2∶1、裂解温度为420℃、油固比为1.5、ZSM-5/50H分子筛为催化剂的条件下,燃料油得率可达到89%以上,汽、柴油比例达83%。采用络合萃取剂精制裂解产物可显著提高燃料油的安定性。     

Catalytic cracking of endothermic fuels in coated tube reactor

Suspensoid of HZSM-5 or HY zeolites mixed with a self-made ceramic-like binder was coated on the inner wall of a tubular reactor by gas-aided fluid displacement technology. The coated zeolites were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM). The coating thickness is 10–20 μm and the particle size of the zeolites is in the range of 1–5 μm. In the coated reactor, cracking of endothermic fuels including n-dodecane and aviation fuel RP-3 was carried out separately under supercritical conditions at 600°C and 625°C to investigate their heat sinks and conversion of catalytic reactions. For the reaction catalyzed by HY (25% mass fraction) coating, the heat sink capacity of n-dodecane are 815.7 and 901.9 kJ/kg higher than that of the bare tube at 600°C and at 625°C, respectively. Conversion of n-dodecane also increases from 42% to 60% at 600°C and from 66% to 80% at 625°C. The coated zeolite can significantly inhibit the carbon deposition during supercritical cracking reactions. __________ Translated from Petrochemical Technology, 2007, 36(4): 328–333 [译自: 石油化工]     

Formation of coke in thermal cracking of jet fuel under supercritical conditions

Continuous-flow reactor experiments were carried out to study coke formation from thermal cracking of home-made jet fuel RP-3 under supercritical conditions. The mechanism and precursor of coke forming were analyzed. The starting cracking temperature of RP-3 fuel was determined to be 471.8°C by differential scanning calorimetry (DSC). Temperature-programmed oxidation and scanning electron microscopy (SEM) characterizations of the stressed tubes showed that there are three different coke species including chemisorbed carbon, amorphous carbon and filamentous coke in the solid deposits. More than 90% of coke deposits are carried away by the supercritical fluid, which has strong capabilities of extraction for coke deposits and their precursors. There were 17.1 wt-% of iron and 11.1 wt-% of chromium found on the coke surface detected by energy dispersive spectroscopy (EDS) which suggests carburetionon alloy. RP-3 fuel and its cracking liquids were analyzed by GC-MS,which showed that the content of alkyl benzene and alkyl naphthalene increased evidently in cracking liquids. __________ Translated from Petrochemical Technology, 2006, 35(12): 1151–1155 [译自:石油化工]     

吸热燃料催化裂解研究进展

高超声速飞行是航空航天领域的最新前沿技术,是国家科技发展水平的重要标志。吸热燃料是实现高马赫（>5）超声速飞行器实际应用的核心技术之一,因而具有特殊的意义。本文介绍了吸热燃料的研究历程,重点从吸热燃料及其热沉、吸热燃料催化剂、催化剂的结焦以及催化裂解机理等方面对吸热燃料催化裂解进行介绍和评述。分子筛催化剂是吸热燃料催化裂解最具应用前景的一类催化剂,但同时也面临了吸热燃料原料的选择、分子筛骨架结构的改进和表面性质调变、催化剂结焦等基础研究以及催化剂负载、催化剂真实工况模拟等一系列工程应用研究双重挑战。吸热燃料催化裂解机理和动力学研究目前还很薄弱,未能真正深入到分子尺度把催化剂的微观作用与物质形态的变化有机结合,针对这方面的研究还应该大力加强,以更好地为催化剂的设计提供指导意义。     

多组扭曲片排布方式对乙烯裂解炉管内产物收率的影响

针对乙烯裂解炉炉管内置入不同组数扭曲片对裂解产物收率的影响进行数值模拟,选用石脑油为裂解原料,得到不同管型的温度分布、乙烯等产物质量分数的分布情况.结果 表明,扭曲片可有效降低管壁与核心流体间的温度梯度,且出口段置入3组扭曲片的炉管换热效果最佳;炉管中乙烯与丁二烯的产率沿轴向距离线性增加,丙烯产率在反应后期的出口段下降...     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛，不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态，考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用，为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟，利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较，重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况，表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型，且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

Hydrogen production by methane cracking over different coal chars

Hydrogen production by methane cracking over a bed of different coal chars has been studied using a fixed bed reactor system operating at atmospheric pressure and 1123 K. The chars were prepared by pyrolysing four parent coals of different ranks, namely, Jincheng anthracite, Binxian bituminous coal, Xiaolongtan lignite and Shengli lignite, in nitrogen in the same fixed bed reactor operating at different pyrolysis temperatures and times. Hydrogen was the only gas-phase product detected with a GC during methane cracking. Both methane conversion and hydrogen yield decreased with increasing time on stream and pyrolysis temperature. The lower the coal rank, the greater the catalytic effect of the char. While the Shengli lignite char achieved the highest methane conversion and hydrogen yield in methane cracking amongst all chars prepared at pyrolysis temperature of 1173 K for 30 min, a higher catalytic activity was observed for the Xiaolongtan lignite char prepared at 973 K, indicating the importance of the nature of char surfaces. The catalytic activity of the coal chars were reduced by the carbon deposition. The coal chars had legible faces and sharp apertures before being subjected to methane cracking. The surfaces and pores of coal chars were covered with carbon deposits produced by methane cracking as evident in the SEM images. The results of BET surfaces areas of the coal chars revealed that the presence of micropores in the chars was not an exclusive reason for the catalytic effect of the chars in methane cracking.     

基于传质传热模型的废轮胎裂解塔设计优化(Ⅰ)模型建立

新型立式多层圆盘结构裂解塔是一种传导加热型单元设备,能把无钢丝废轮胎裂解为炭黑、燃料油和可燃气产品.在料环假设、松散介质假设、物性假设基础上,研究了空心加热盘上轮胎料块的传质模型,给出了料环高度、盘面积料量、停留时间、有效覆盖率以及临界处理量等参数的计算公式.应用颗粒传热扩散理论及橡胶裂解动力学方程,建立了新型裂解塔加热盘面和轮胎料块间的传热模型,得到了裂解塔内每道料环出料温度及橡胶残余率的迭代计算公式,并从理论上给出了裂解塔的最大处理量.应用该模型对3000 t•a^-1裂解塔进行了理论计算,所得结果与实验数据吻合较好.     

混合废塑料与焦化蜡油共催化裂解制取燃料油

以混合废塑料和焦化蜡油为原料,共催化裂解制备燃料油,克服了废塑料裂解中塑料粘稠度大且传热效率低、裂解炉中温度极不均匀、反应时间长、气体和固体收率高、液体收率低和易结焦等难题。详细考察焦化蜡油与混合废塑料质量比和催化剂用量对产物组成的影响以及FCC催化剂的重复使用性能。结果表明,在焦化蜡油与混合废塑料质量比为2、FCC催化剂用量为混合废塑料质量的10%、终温460 ℃并保持4 h条件下,燃料油收率达到96.67%,气体收率和釜残率分别仅有0.27%和1.53%。焦化蜡油的添加使液相产物中重组分增多,轻组分减少。FCC催化剂的重复使用性能好,催化剂重复使用5次,液体收率大于85%。采用混合废塑料与焦化蜡油共催化裂解的工艺不仅为“白色污染”的处理开辟了一条新途径,而且扩大了焦化蜡油的应用范围。     

超临界压力正癸烷在螺旋管中传热与裂解吸热现象的数值模拟

探讨了正癸烷的裂解吸热反应对流动、传热和化学组分分布的影响。结果表明,由于裂解吸热反应把加热热量转换成了燃料分子的化学能,与未考虑热裂解的计算结果相比,考虑裂解反应时出口处流体平均温度降低了约50 K,壁面温度降低了约70 K,对流传热系数提高了10%左右。这一方面是因为裂解引起的密度降低、轴向速度增加,另一方面是由于裂解反应提高了螺旋管截面的径向速度,加强了二次流动,增加了壁面湍动能。正癸烷在内侧温度较高的区域裂解度较高,因此螺旋管内侧温度降低,环向温度分布变均匀;裂解度越大,环向温度分布越均匀。与热结焦有关的烯烃类裂解产物C₂H₄,C₃H₆在温度较高的内侧质量分数较大,表明结焦更可能发生在螺旋管的内侧。