煤油抗积炭及蒸汽转化催化的研究

摘要

煤油一直作为重要燃料应用于发动机上。近年来，随着对煤油研究的加深，人们发现在高温下，煤油中的高烃组分会因此裂解，而裂解产生的积炭会堵塞管道，影响发动机的正常运行和寿命。因此，世界各国对煤油热安定性提出了越来越高的要求。现阶段，煤油在640K下会产生积炭的重要原因在于其内部的溶解氧，溶解氧作为氧化的自由基，起到引发反应的作用，如果能将煤油中的溶解氧脱除到1ppm以下，则煤油就会在640K以下保持一个相对高的热安定性。 本文讨论了脱除煤油中溶解氧的方法，分别采取了化学法、分子筛法和充氮法脱除溶解氧并做出了对比，结果表明：充氮法是现阶段煤油脱氧的适宜方法，同时，本文又讨论了在实验室中采用化学分析法检测煤油中的溶解氧，该方法精确度高，可以取代溶氧仪检测煤油中氧含量。 煤油的水蒸气转化是一个强吸热反应，一方面该反应能够降低发动机系统的温度，减少高温环境对发动机的损害，另一方面该反应可以产生高效率、低污染的燃料氢。将其应用于发动机上，转化制氢可以带来更高的效率。对于煤油的潜热性研究，本文讨论了其制氢的效率。因为煤油的热效率高，同时储运方便、安全，因而用做制氢材料具有巨大的潜在商业价值。轻质烃类蒸汽转化是制氢的最经济、最主要的工业路线。 本论文研制了煤油蒸汽转化制氢反应的催化剂，以负载型镍镧钾/堇青石为主体，讨论了其在不同条件下催化剂的稳定性、制氢的效率。采用了热重(TG-SDTA)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析手段对其形貌和变化进行了表征，并在固定床反应器对其反应活性进行了测试。 结果表明：浸渍法制备的NiO、La2O3、K2O负载质量分数分别为25％、10％、5％的负载型镍镧催化剂，对煤油蒸汽转化具有优良的催化活性。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1文献综述

1.1煤油与积炭

1.2溶解氧对积炭产生的影响

1.3烷烃催化转化制氢反应催化剂体系及活性

1.4催化作用机理

1.4.1反应热力学

1.4.2反应机理

1.4.3催化剂

1.5催化剂积炭失活

1.5.1催化剂积炭分析

1.5.2催化剂抗积炭性能的研究进展

1.6催化剂的热稳定性

1.7前景展望

2煤油抗积炭研究

2.1实验课题简介

2.2实验原料、试剂及仪器

2.2.1实验原料

2.2.2实验试剂

2.2.3实验仪器

2.3实验方法

2.4化学法脱除煤油中的氧

2.5分子筛法脱除煤油中的氧

2.6充氮法脱除煤油中的氧

2.7化学分析法对煤油中溶解氧的测定

2.7.1实验步骤

2.7.2计算方法

2.7.3化学分析法与溶解氧仪法的比较

2.8本章小结

3煤油蒸汽转化催化剂的研究

3.1实验材料

3.1.1药品

3.1.2反应原料

3.1.3实验仪器

3.2催化剂的制备

3.3催化剂的活性评价

3.3.1评价装置

3.3.2实验方法

3.3.3分析方法

3.3.4计算方法

3.4催化剂的表征

3.4.1热重分析

3.4.2X射线衍射(XRD)

3.4.3扫描电子显微镜(SEM)

4催化剂活性评价

4.1添加不同助剂对催化活性的影响

4.2催化剂组成对催化剂活性的影响

4.3焙烧温度对催化剂活性的影响

4.4反应温度对催化活性的影响

4.5水碳比对反应活性的影响

4.6液体空速对反应活性的影响

4.7助剂K2O的添加对催化剂活性和抗积炭的影响

4.8催化剂的稳定性测试

4.9本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢