激光消光法测量甲苯高温裂解的碳烟产率

建立了碳氢燃料在反射激波作用下高温裂解碳烟生成的检测系统,利用激光消光法测量了甲苯/氩气在高温条件下裂解生成碳烟的产率。实验条件：甲苯摩尔浓度0.25%和0.5%,压力约2和4atm,温度1 630~2 273K。获得了碳烟产率随温度、压力和燃料浓度的变化规律。碳烟产率随温度变化呈高斯分布,随着压力或浓度的增大,碳烟产率增大,碳烟产率最大达55%。产率的峰值温度随压力变化不大,但甲苯摩尔浓度从0.25%增大到0.5%时,峰值温度从1 852变为1 921K。对比了压力为4atm,燃料摩尔浓度为0.5%的甲基环己烷和甲苯的碳烟产率,甲基环己烷裂解碳烟产率峰值对应的温度为2 045K,比甲苯约高135K,但其最大碳烟产率仅有甲苯的1/8。结果为研究发动机内碳烟颗粒物排放及碳烟形成机理提供了实验依据。

激光消光法测量RP-3航空煤油富油燃烧的碳烟产率

利用由He-Ne激光器、单色仪、光电倍增管(PMT)和数字示波器等组成的光学平台,采用激光消光法测量了RP-3航空煤油高温裂解和富油燃烧的碳烟产率。实验条件:RP-3航油摩尔浓度0.25%和0.5%,压力约2和4atm,高温裂解和当量比20.0,10.0,5.0,温度1 700~2 273K。结果显示裂解条件下碳烟产率随温度变化呈高斯分布,随着压力或浓度的增大,碳烟产率增大;富油燃烧条件下当量比越低,碳烟产率越低。本文结果为研究发动机内碳烟颗粒物排放及碳烟形成机理提供了实验依据。

EG对服装用废旧涤棉织物炭化性能及产率的影响

以水热法对涤棉混纺织物进行处理,水解涤纶回收乙二醇(EG),降解棉纤维得到碳微球,对各项工艺参数进行优化。不同EG质量分数的涤棉织物降解后形成不同微观结构的炭化物,EG质量分数提高,球状产物数量减少,形成不规则分布的颗粒,引起明显的碳产物联结状态;同时C、O质量比出现抛物线增长。加入EG后形成了更高的焦炭热值,EG质量分数为30%时,最大焦炭热值为32.1 MJ/kg。加入EG后对棉纤维进行水热炭化,热解结束后的固体残留达50%,说明碳产物具有良好的热稳定性。水热温度上升后碳产率先降低后增大再降低;超过280℃后,整个体系达到很高的能量状态,一些不稳定小分子裂解后发生脱离,质量变小。

碳纤维的电纺制备及结构表征

采用离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM]+[MMP]-对纤维素进行溶解,并加入电解质得到不同导电性的纺丝液。利用静电纺丝工艺制备碳纤维,并对电纺碳纤维的表面结构、化学状态、热分解及其稳定性、表面形貌、导电特性等进行研究。结果表明,加入电解质能有改善碳纤维的表面化学状态、碳化产率、导电性及尺寸均匀性,最佳的LiCl添加量是1.2wt%,最佳的碳化温度是900℃。本研究为高质量碳纤维的大规模电纺制备提供了新的思路。

RP-3航空煤油碳烟机理的构建与验证

燃料燃烧过程中形成的碳烟颗粒是航空发动机中污染物排放的主要成分。RP-3航空煤油作为我国最常用的航空燃料,从微观机理层次研究其碳烟机理对于发动机的污染物减排具有重要意义。本文基于RP-3的三组分替代燃料模型(质量分数为73.0%的正十二烷、14.7%的1,3,5-三甲基环己烷和12.3%的正丙基苯)构建了描述碳烟生成的详细燃烧机理模型,其中包括关键的链烷烃、环烷烃以及芳香烃的多环芳烃(PAHs)生成路径。该机理在多个工况条件下对高温点火延迟时间,层流火焰速度的预测与实验结果符合。碳烟产率的模拟结果表明,该机理能准确再现碳烟的生成。基于该机理对碳烟生成过程中起到关键成核作用的多环芳烃物种芘(A4)进行了敏感性分析,结果表明含有苯环的正丙基苯通过自身裂解产生苯自由基的反应显著促进A4的生成。反应路径分析结果表明在燃烧的不同阶段形成PAHs的各个反应的通量占比有差别,反应前期PAHs的生成主要来源于苯自由基的加成反应过程,而后期主要来源于小分子C_(2)、C_(3)、C_(4)等自由基的加成反应过程。

两种煤沥青的浸渍性能分析

采用热重／差热分析、核磁共振、热台显微镜在位观察等方法，对太钢改质沥青和北京焦化厂中温煤沥青的软化点、元素组成、结构、组成、粘度进行了分析，以评价其作为浸渍沥青的性能。结果表明：太钢改质沥青比北京焦化厂中温煤沥青的吡啶不溶物含量高，芳香度低，高温流动性略好，产碳率也高。

HCP反应模式对催化裂解反应的影响分析

在多功能流化催化中试实验装置上,按不同反应模式进行了实验对比,提出了催化裂化制丙烯效率评价指标Pe和PHe,从烷烃、热裂化、氢转移、制丙烯效率指标等方面分析了反应模式的影响。结果表明:“输送床和循环流化床串联、分级控制”的HCP(High efficiently catalytic cracking for more propylene)反应模式与传统的提升管+流化床反应模式相比,能够显著降低干气和焦炭收率,烷烃产率有所降低,同时提高产丙烯的效率;HCP反应模式可有效抑制热裂化反应、氢转移反应和单分子裂化反应。