正十二烷催化裂解結焦與催化劑失活研究.pdf

1、吸熱型碳氫燃料通過催化裂解發(fā)生強吸熱反應，可用于高超音速飛行器的主動冷卻。但是在催化裂解的過程中容易產生積炭不僅導致催化劑失活，而且會堵塞換熱管路。本文采用正十二烷為模型燃料，HZSM-5分子篩為催化劑，采用氣相色譜分析裂解過程催化劑活性的變化，并用XRD、氮氣吸附、NH3-TPD及程序升溫氧化（TPO）等方法對生成的焦炭進行了表征。
　　通過對TPO操作條件的系統(tǒng)研究，建立了基于TPO方法鑒別積炭沉積位置，尤其是被堵塞于孔道內積

2、炭的方法，并提出了相應的空間位阻模型。在氧化溫度大于700℃的高溫狀態(tài)和氧氣體積濃度低于2.0％條件下出現尖銳的肩峰，該峰出現的原因是堵塞在催化劑微孔中焦炭被氧化所致。另外，在溫度高于550℃的等溫條件下氧化催化劑焦炭產生的CO峰可以認為是阻塞在催化劑微孔中焦炭。進一步氧化已經部分氧化的催化劑焦炭產生的尖銳肩峰可以確定焦炭在催化劑上的沉積位置，并通過傳統(tǒng)的分步氧化-氮氣吸附方法進行了驗證。
　　研究了不同壓力、進料流量和裂解反應時

3、間對正十二烷的轉化率、氣相產物分布和積炭含量的影響，并采用TPO的方法分析焦炭的種類、焦炭的含量與沉積位置。隨之反應壓力的升高，尤其是進入超臨界區(qū)后，積炭的TPO圖譜中低溫氧化峰（390℃）和中溫氧化峰（532℃）的含量增加，而高溫氧化峰（622℃）的含量降低，總積炭量也降低，表明超臨界萃取對積炭的量和化學結構都有顯著的影響。在整個100min的裂解反應過程中，2.42%的積炭量在反應前2min內就已經生成，以后積炭量增加緩慢。