TiN和TiC涂层对碳氢燃料裂解结焦的影响

采用化学气相沉积(CVD)法,在304型不锈钢管道内壁分别沉积了TiN和TiC涂层,并采用SEM、EDS、金相显微镜和热冲击等方法对其进行了性能表征和测试。结果表明,两种涂层均匀致密,TiN涂层厚度为7.24μm,TiC涂层为11.52μm,且均具有良好的结合强度。为评价涂层抑制结焦效果,选用某碳氢燃料A,采取程序升温法进行超临界裂解实验,当反应管前后压差超过1 MPa时停止实验,结果表明,304空白管由于严重结焦,在650℃只运行了180 s;而TiC和TiN涂层管分别在780℃运行了275和1560 s。通过压差、产气组成和积炭微观形貌的综合分析表明,TiN、TiC涂层均呈现出优良的抑焦效果,且TiN涂层抑焦效果更优。     

Bi_2O_3改性SiO_2涂层对环己烷超临界裂解结焦和燃烧性能的影响

为抑制碳氢燃料在微通道油道中的表面结焦并提高高温裂解产物的燃烧性能,采用负压抽涂的方法,在微通道不锈钢的内壁分别涂覆了Si O2涂层和以Si O2为载体,掺杂不同添加量Bi2O3助剂的Bi2O3-Si O2系列涂层。选用环己烷,在超临界条件下进行裂解实验,分别评价涂层的抑焦效果和对燃烧性能的影响。结果表明,Si O2涂层能够有效的抑制金属催化结焦,从而提升运行温度和时间;Bi2O3-Si O2系列涂层可以有效提高高温段时对环己烷的裂解活性和选择性,当Bi2O3添加量为10%时,涂层对烯烃的选择性最好,有利于提升裂解产物的高温燃烧性能。     

乙苯裂解机理和超临界压力下的动力学模拟

基于乙苯燃烧机理的去氧处理获得的乙苯裂解机理, 采用QRRK/MSC算法代码对小分子产物的高压裂解相关参数进行改进, 构建了高压条件下乙苯裂解的136个物种及626步反应的机理. 在超临界压力和高温条件下的动力学模拟表明, 乙苯裂解机理的气相分子产率和转化率的模拟结果与实验结果相吻合. 采用敏感度分析对机理的控速步骤进行验证, 考察了机理中的关键反应, 结果表明本机理能较好地预测高压实验结果, 可应用于超临界裂解换热的计算模拟.     

烷基环戊烷被羟基自由基夺氢反应类的动力学研究

基于燃烧详细反应机理构建的需要, 采用反应类过渡态理论(RC-TST)研究了OH自由基夺取烷基环戊烷环上和侧链上氢原子的动力学. 在考察侧链氢提取反应类的16个代表反应的基础上, 本工作首次将该方法推广到环上α氢提取反应类的10个代表反应的研究, 分别建立了两类反应的线性自由能(LER)关系式. 计算结果表明, 采用RC-TST/LER方法预测的这两类反应的速率常数与直接应用TST/Eckart方法得到的结果接近, 说明RC-TST/LER方法对预测这两类反应的速率常数非常有效, 且节约了大量计算成本. 而且, 无论是侧链还是五元环, OH·夺取叔碳上的氢原子最易发生.     

非平衡溶剂化的连续介质模型和超快过程溶剂效应

在连续介质理论基础上, 根据Jackson的能量积分公式导出非平衡态静电自由能和溶剂化能的正确表达式. 引入“弹簧能”概念, 对平衡态和非平衡态的静电能构成给出了合理解释, 即此能量由溶质自由电荷和溶剂极化电荷的自能、 两者之间的相互作用能和极化电荷的“弹簧能”构成. 对目前几种代表性的非平衡溶剂化理论进行了论证和比较, 指出其中存在的基本理论问题. 根据新的非平衡溶剂化能建立了电子转移反应溶剂重组能的双球模型、 光谱移动的单球孔穴点偶极模型, 多级展开方法和非平衡溶剂效应的数值解方法.在Poisson方程求解中引入类导体屏蔽模型, 建立了任意孔穴极化电荷数值解方法并应用到Closs-Miller电子转移体系, 得到与实验值吻合的溶剂重组能, 解决了传统非平衡溶剂化理论高估溶剂重组能的问题.     

meso-四(4-磺基苯基)卟啉(TPPS)在水及胶束体系中的二聚行为研究

研究了meso-四（4-磺基苯基）卟啉（TPPS）在胶束（TritonX－100）、KCl水溶液中的电子吸收光谱变化,计算了TPPS的二聚常数KD,用分光光度法研究了TPPS在KCI水溶液中的二聚反应动力学,提出了与实验结果相吻合的二聚机理．根据温度对二聚平衡的影响,计算了二聚平衡的乙和     

Time-Dependent Stokes Shift from Solvent Dielectric Relaxation

在单球点偶极近似下,用介电响应函数以及非平衡溶剂化能新表达形式,用随时间变化的溶剂化能计算Stokes频移响应函数. 在推导过程中利用了极化强度与介电响应函数之间的关系. 该方法应用于香豆素343的水溶液体系得到计算结果与Jimenez的实验结果吻合.     

国产航空煤油裂解催化剂Pt/Zr_xTi_xAl_(1–2x)O_2的性能

采用共沉淀法制备了一系列Zrx Tix Al1–2x O2复合氧化物载体材料,考察了其作为裂解催化剂载体对航空煤油裂解反应的影响.采用全自动吸附仪、X射线衍射、扫描电镜/能谱仪联用、NH3-程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征.结果表明,当ZrO2:TiO2:Al2O3质量比为1:1:3时催化剂具有最大的比表面积和孔容;具有最强的表面酸性和最集中的强酸中心密度,且具有良好的再生功能.实验结果表明,载体ZrO2:TiO2:Al2O3质量比为1:1:3时催化剂上650oC裂解产气量较热裂解提高了2.1倍,700oC时提高1.4倍.另外,该系列载体材料经1000oC焙烧5 h后,所制得的催化剂几乎失去了催化活性.     

正癸烷热裂解实验和动力学模拟

采用自制常压裂解装置, 研究了正癸烷在温度范围为973-1123 K, 停留时间为0.5-2 s时, 热裂解主要气相产物氢气、甲烷和乙烯的分布情况. 根据自主开发的机理生成软件ReaxGen, 构建了正癸烷热裂解的详细机理, 该机理包含1072步反应和281个物种. 进一步进行动力学模拟, 并用实验结果进行了初步验证. 结果表明, 在反应的温度区间内, 短的停留时间有利于乙烯和氢气的生成. 通过敏感度分析, 确定了常压下973 K, 停留时间为1 s时影响氢气、甲烷和乙烯产量的主要反应步骤是烷基的重排和β裂解反应.     

溶液中卤素离子的垂直电离能

本文主要分为三部分:第一部分主要介绍了当前溶剂效应理论及其计算方法,以及溶液中卤素负离子体系光致离子化现象的研究现状;第二部分在前期工作基础上简单介绍约束平衡态理论的基本思想,并推导了溶液中光致离子化过程光谱移动和垂直离子化能计算的点电荷单球孔穴模型的计算公式;第三部分是将新的能量公式应用于卤素负离子体系的光谱移动和垂直离子化能的研究,并与传统的非平衡溶剂化理论及实验结果进行比较.Marcus的传统方法和我们过去的处理,都希望通过直接积分平衡和非平衡态之间所需做的功或者能量变化来直接推导非平衡态的静电自由能.但不论对于Marcus采用的积分功公式,还是我们采用的Jackson积分公式,其共同的特点都是只能用于处理平衡态之间的能量变化.因此,对于非平衡溶剂化态,本文采用Leontovich的热力学约束平衡态的方法处理非平衡态,其核心思想是任何一个热力学非平衡态都可以通过外加场的方法达到相应的热力学约束平衡态.在连续介质模型下,若采用电场强度E和电极化P描述溶质溶剂体系的静电状态,在光致离子化过程中,溶液中的溶剂和溶质会经历这样三个不同的状态:通过外加电场exE使非平衡态达到约束平衡态non non2ex2[E+E,P],而约束平衡态和非平衡态之间的能量差可以通过在保持溶剂极化不变条件下,迅速移走约束外场所需做的功计算.最终,根据约束平衡态理论,可以得到非平衡态的溶剂化能的表达式为:在单球孔穴点电荷模型下,其形式为相应的光谱移动和垂直离子化能公式为:本文采用卤素负离子体系作为算例.首先,根据Cl?的真空离子化能计算结果,选择CCSD-t/aug-cc-pvqz来计算所有体系的真空离子化能,对于I离子体系选择基组为DGDZVP.理论计算得到了与实验值吻合很好的卤素单原子和双原子分子离子的真空离子化能,计算结果显示卤素单原子离子的真空离子化能随半径的增加而减小且都高于3.0eV,而分子离子则随半径的增加而增大但均低于2.6eV.分别采用传统理论和本文推导的表达式计算卤素负离子体系在水溶液中的光谱移动和垂直离子化能,其中球孔穴半径选取离子半径.结果表明,我们计算得到的结果与光电子发射能谱观测的实验数据吻合很好,而传统非平衡溶剂化理论得到的结果则明显高于实验观测数据.而且,我们理论计算得到的CTTS光谱的值与实验测定的CTTS光谱值也相当接近,表明我们的公式在估算卤素负离子体系的光谱移动和垂直离子化能方面比传统非平衡理论更准确;另外卤素单原子离子和双原子分子离子的真空垂直离子化能随溶质半径的增加呈相反变化趋势,但是由于溶剂效应的影响,其在溶液中的垂直离子化能随半径的增大的变化趋势相同.