面向高超声速飞行的碳氢燃料吸热反应研究进展

飞行器速度的提高是航空航天领域的重要研究方向,基于此,发展高超声速飞行器技术具有重要的经济和军事意义。吸热型碳氢燃料为高超声速飞行器提供了重要保障。主要介绍了吸热型碳氢燃料及其吸热反应发展情况,重点关注了裂解和重整反应,分析了反应条件对热裂解反应的影响,考察了燃料分子结构与热裂解反应的关系,介绍了分子筛、金属和活性炭3种裂解催化剂的性能,同时总结了催化重整反应的研究进展。     

再生冷却微通道内超临界高压热裂解正辛烷的产物分布及动力学

通过电加热实验研究正辛烷在模拟再生冷却通道(内径为2 mm)内的超临界热裂解反应,考察了正辛烷在高压(5 MPa)和高温(560~665℃)条件下的裂解产物及停留时间的沿程分布。通过引入C5~C11组分的二次裂解反应,修正了Ward等提出的正烷烃裂解PPD动力学模型。通过对模型预测值与实验值的对比,验证了修正PPD裂解模型的可靠性。     

吸热燃料在管式涂层反应器内的催化裂解反应

采用气体辅助催化剂涂层技术将一种陶瓷类黏合剂与HZSM-5和HY分子筛混和涂敷在管式反应器内壁,并采用X射线衍射,傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对催化剂涂层进行了表征。表征结果显示,催化剂涂层的厚度为10～20μm,催化剂的粒径为1～5μm。以正十二烷和航空燃料RP-3为吸热燃料,在600℃和625℃的超临界条件下考察了催化剂涂层对吸热燃料的热沉和裂解率的影响。实验结果表明,催化剂涂层能显著提高吸热燃料的热沉。在600℃和625℃下,使用HY催化剂涂层(质量分数25%)时,正十二烷的热沉分别比空管反应时增加815.7kJ/kg和901.9kJ/kg,同时裂解率也分别由空管反应时的42%和66%提高到60%和80%。催化剂涂层对吸热燃料催化裂解积碳也有一定的抑制作用。     

固体推进剂用异佛尔酮二异氰酸酯的生产技术

比较了异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）的生产方法和经济性,传统光气法收率高,但毒性大,非光气法特别是DMC法反应条件温和,环境污染小,虽比光气法生产成本增加了5.45%,但仍然具有广泛的工业化应用前景。     

改性﹀沸石催化合成乙基叔丁基醚

研究了改性 β沸石在合成乙基叔丁基醚 (ETBE)反应中的催化活性 ,反应条件为温度 60～ 90℃ ,压力 2～3 MPa。实验结果表明 ,该反应中异丁烯为关键组分 ,其转化率为 60 %～ 93 .3 % ,选择性为 1 0 0 % ;β沸石独特的孔结构抑制了异丁烯二聚物的生成 ;反应温度和醇烯比是异丁烯转化率的主要影响因素 ,压力对其影响不大。经过高温乙酸水蒸汽处理的 β沸石与 D0 0 5树脂的催化活性相当 ,而 β沸石的选择性和热稳定性更佳     

NiMoNx/MCM-41催化剂的制备及其加氢脱硫性能

以MCM-41分子筛为载体，硝酸镍、钼酸铵为前体活性相组元，通过浸渍和程序升温氨还原制备了负载型氮化镍钼双金属催化剂（NiMoNx／MCM-41）；对该催化剂进行了XRD、BET、XPS和TEM表征。结果表明，NiMoNx／MCM-41催化剂上的Mo存在着多种价态，Ni、Mo、N 3种元素以Ni3Mo3N和γ-Mo2N的形式存在；负载后MCM-41的比表面积和孔体积有所减小。在微型加氢反应装置上，以噻吩加氢脱硫为探针反应，考察了NiMoNx／MCM-41催化剂的加氢脱硫性能。结果表明，Ni含量（以NiO质量分数计）6％、Mo含量（以MoO3质量分数计）10％的催化剂的加氢脱硫活性最高。提高反应温度或反应压力、降低空速都有利于提高噻吩转化率，虽然NiMoNx／MCM-41催化剂在高硫含量（ωs=5．4％）时有部分γ-Mo2N转变成MoS2，但噻吩转化率保持稳定。     

添加纳米铝的高密度悬浮燃料点火性能

为了探究含金属颗粒悬浮燃料的点火和燃烧特性,制备了含5%纳米铝颗粒(Al NPs)的HD-01和四环庚烷(QC)的高密度悬浮燃料,采用雾化激波管测试了两种悬浮燃料在不同压力和温度下的点火延时P,通过拟合计算得到了表观点火活化能,分析了悬浮燃料的点火燃烧机理,采用高速摄像机记录了点火燃烧的流场图像。结果表明,悬浮燃料静置4周后无颗粒聚沉现象;在0.05 MPa和0.1 MPa下、1450 K和1750 K内,Al NPs可使HD-01和QC燃料的点火延时缩短约50%,表观点火活化能由161.4 k J·mol~(~(-1))和120.3 k J·mol~(-1)分别降低至156.5 k J·mol~(-1)和112.8 k J·mol~(-1);推测燃烧机理为铝原子优先与O2反应生成O自由基,进而加速燃烧反应。此外,Al NPs能够完全燃烧并促进燃料燃烧过程中的能量释放。     

硝酸酯类含能黏合剂绿色合成研究进展

对3种具有发展潜力的硝酸酯类含能黏合剂聚(3-甲基硝酸酯-3-甲基环氧丁烷)(Poly-NIMMO)、聚缩水甘油硝酸酯(PolyGLYN)和硝化端羟基聚丁二烯(NHTPB)的绿色合成工艺和性质进行了简要评述,分析了这些黏合剂的发展前景。并采用以五氧化二氮为硝化剂的绿色合成路线制备得到NHTPB黏合剂,考察了不同官能团对其热稳定性和玻璃化转变温度的影响规律。     

高触变性高密度凝胶碳氢燃料的制备及性能

采用有机凝胶剂(Gn)和气相二氧化硅(SiO_2)分别与HD-01、HD-03、HD-03-I、QC四种纯液体高密度燃料制备了相应的凝胶碳氢燃料,研究了所需凝胶剂Gn和SiO_2的最小添加量,测定了凝胶碳氢燃料的密度、黏度、热值等基础物理性质。考察了其热稳定性、离心稳定性、长期存储挥发性等稳定性能,以及流变性能。结果表明,至少添加6%SiO_2才能使纯液体高密度燃料形成凝胶碳氢燃料,而Gn最小添加量不大于1%,且Gn对燃料本身的密度和热值几乎没有影响;Gn凝胶碳氢燃料在-40℃低温保存、长期室温存储或高速离心后无液体渗出现象;Gn凝胶碳氢燃料的黏度随剪切速率增加而明显下降,接近纯液体燃料黏度;通过扫描电镜发现Gn凝胶剂在燃料中可自组装形成三维纤维网状结构,搅拌或高温(150℃)可破坏该结构,静置或降温又可恢复,使得Gn凝胶碳氢燃料具有明显优于SiO_2凝胶燃料的流变性和触变性,更利于管道运输和雾化。     

十氢萘选择性加氢开环反应的研究进展

日益严峻的环境问题导致清洁柴油的标准越来越高,而柴油中含量较高的十氢萘等饱和双环化合物的十六烷值低,燃烧性能差,可以对其进行选择性加氢开环反应--即将十氢萘转化为单环烷烃或链烷烃的同时尽量减少反应物分子的碳数损失,以提高油品燃烧性质。首先阐述了十氢萘加氢开环反应机理,并提出B酸位对十氢萘加氢开环反应至关重要,进而介绍了十氢萘开环反应的分子筛载体,并提出Y型分子筛是合适载体,接下来,从金属活性位的角度进行评述,并对比了环烷烃在Pt和Ir两种贵金属上典型的吸附模式,最后,对该领域研究前景进行了展望。