正十二烷催化裂解結(jié)焦與催化劑失活研究.pdf

1、吸熱型碳?xì)淙剂贤ㄟ^催化裂解發(fā)生強(qiáng)吸熱反應(yīng)，可用于高超音速飛行器的主動(dòng)冷卻。但是在催化裂解的過程中容易產(chǎn)生積炭不僅導(dǎo)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?dú)馕健H3-TPD及程序升溫氧化（TPO）等方法對生成的焦炭進(jìn)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(nèi)積

2、炭的方法，并提出了相應(yīng)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(xiàn)尖銳的肩峰，該峰出現(xiàn)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(chǎn)生的CO峰可以認(rèn)為是阻塞在催化劑微孔中焦炭。進(jìn)一步氧化已經(jīng)部分氧化的催化劑焦炭產(chǎn)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?dú)馕椒椒ㄟM(jìn)行了驗(yàn)證。
　　研究了不同壓力、進(jìn)料流量和裂解反應(yīng)時(shí)

3、間對正十二烷的轉(zhuǎn)化率、氣相產(chǎn)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(yīng)壓力的升高，尤其是進(jìn)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(xué)結(jié)構(gòu)都有顯著的影響。在整個(gè)100min的裂解反應(yīng)過程中，2.42%的積炭量在反應(yīng)前2min內(nèi)就已經(jīng)生成，以后積炭量增加緩慢。