本发明专利技术公开了一种超临界催化裂解吸热燃料的方法，该方法包括以下步骤：将碳氢燃料正十二烷或航空燃料ＲＰ－３的吸热燃料经预热器预热到３００℃～４００℃，调节压力到４～６ＭＰａ，再经高压计量泵输送进入管式反应器内，应用电加热器将反应温度提高到５５０℃～６５０℃，进行反应，吸热燃料在管式反应器内停留时间为８～１５ｓ。反应产物进入冷凝器，冷凝达１５～２０℃，室温通过气液分离瓶分离，气相产物经湿式气体流量计计量后采用排水法收集，液相产物收集在分离瓶内。本发明专利技术的优点在于反应过程中传热效率高，传质阻力小，催化剂活性高，提高了裂解吸热值，裂解率和产氢率，改善了燃料的点火性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超临界催化裂解吸热燃料的方法，属于烃类燃料的催化裂解技术。
技术介绍
随着马赫数的提高，飞行器在飞行过程中会产生大量的热而使表面蒙皮、发动机及动力设备温度升高，这些热量将影响其正常工作，并对飞行器本身造成损害。吸热燃料可以吸收热量裂解生成小分子化合物，改善高超声速下燃料的燃烧性能，由于燃料的大量吸热，还可以缓和其它部件的热负荷，吸热燃料通过物理和化学变化吸收飞行器高温部件能量，储存于燃料中从而大大提高了进入燃烧室时所携带的能量，起到了降低飞行器温度的作用。沸石分子筛催化剂是燃料裂解的最佳催化剂，将分子筛负载于燃料通道，形成涂层催化剂可实现小压降，高换热的良好效果。贵金属催化剂如Pd，Pt等具有很好的催化性能，在脱氢，裂解等反应中应用较多，将其负载于分子筛，催化吸热燃料裂解可提供更大的吸热值，提高反应的裂解率和产氢率，改善燃料的点火性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超临界催化裂解吸热燃料的方法，该方法操作简单，应用于吸热燃料裂解，提高了反应的裂解吸热值，裂解率和产氢率。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种超临界催化裂解吸热燃料的方法，该方法采用的装置包括计量泵，预热器，管式反应器，热测量装置，其中管式反应器为内壁涂敷负载贵金属的沸石分子筛膜，其中的贵金属选自Pd或Pt或Ag，其特征在于包括以下过程：将碳氢燃料正十二烷或航空燃料RP-3的吸热燃料经预热器预热到300℃～400℃，调节压力到4～6MPa，再经高压计量泵(SSI IV型)输送进入管式反应器内，应用电加热器将反应温度提高到550℃～650℃，进行反应，吸热燃料在管式反应器内停留时间为8～15s。反应产物进入冷凝器，冷凝达15～20℃，通过气液分离瓶分离，气相产物经湿式气体流量计计量后采用排水法收集，液相产物收集在分离瓶内，吸热燃料裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：H2：1.38％～3.10％；CH4：2.31％～5.00％；C2H6：6.07％～9.40％；C2H4：8.98％～14.66％；C3H8：13.57％～18.28％；C3H6：20.15％～23.39％：C4～C5：29.63％～44.25％，上述各组分的体积百分数之和为百分之百，裂解率为：15.5％～55.5％。本专利技术的优点在于反应过程中传热效率高，传质阻力小，催化剂活性高，提高了裂解吸热值，裂解率和产氢率，改善了燃料的点火性能。-->附图说明图1为本专利技术工艺过程框图。图中：1为燃料储罐；2为计量泵；3为预热器；4管式反应器；5为冷凝器；6为背压阀；7为气液分离器；8为色谱分析。具体实施方式下面的实施实例体现了本专利技术描述的过程，但本专利技术并不局限于这些例子，本专利技术所述的RP-3燃料成分结构及质量百分比如下：C11：12.19％；C12：23.01％；C13：24.065；C14：16.17％；C14：3.18％，上述各组分的质量百分比之和为百分之百；RP-3的结构包括直链结构，异构结构和环烷烃结构。实例1：将内表面涂有HZSM-5分子筛膜负载贵金属Pd的管式反应器长900m，直径3mm。通过以下条件控制模拟高超声速飞行中的超临界状态：正十二烷经预热器预热到300℃，调节压力到4MPa，经高压计量泵(SSI IV型)输送进入管式反应器内，应用电加热器将反应温度提高到550℃，进行反应，以1HZ的频率在线采集电压和电流值，用于计算裂解反应吸热值，并采用出口温度恒定的反馈机制调节加热输出功率，正十二烷在管式反应器内停留时间为8s。从管式反应器内流出的物料进入冷凝器，冷凝达15～20℃，通过气液分离瓶分离，气相产物经湿式气体流量计计量后采用排水法收集，液相产物收集在分离瓶内，收集的气相和液相产物分别用气相色谱仪和液相色谱仪进行分析。结果：裂解吸热值为：1808kJ/kg，裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：H2：1.38％；CH4：2.31％；C2H6：6.07％；C2H4：8.98％；C3H8：13.57％；C3H6：20.15％；C4～C5：29.63％，其体积百分比之和为百分之百，裂解率为：15.5％。实例2：本实例的实验条件与实例1相同，只是将管式反应器的反应温度由550℃改变为580℃。结果为：裂解吸热值为：2492kJ/kg，裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：H2：1.80％；CH4：2.89％；C2H6：8.32％；C2H4：11.13％；C3H8：18.28％；C3H6：22.73％；C4～C5：34.97％，其体积百分比之和为百分之百，裂解率为：26.3％。实例3：本实例的实验条件与实例1相同，只是将管式反应器的反应温度由550℃改变为610℃。结果为：裂解吸热值为：2709kJ/kg，裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：-->H2：2.30％；CH4：3.64％；C2H6：9.11％；C2H4：11.34％；C3H8：16.98％；C3H6：22.74％；C4～C5：33.89％，其体积百分比之和为百分之百，裂解率为：40.2％。实例4：本实例的实验条件与实例1相同，只是将管式反应器的反应温度由550℃改变为640℃。结果为：裂解吸热值为：2709kJ/kg，裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：H2：3.10％；CH4：3.27％；C2H6：9.40％；C2H4：14.66％；C3H8：16.485；C3H6：23.40％；C4～C5：29.69％，其体积百分比之和为百分之百，裂解率为：55.5％。实例5：将内表面涂有HY分子筛膜负载贵金属Pt的管式反应器长1200mm，直径5mm。通过以下条件控制模拟高超声速飞行中的超临界状态：正十二烷经预热器预热到400℃，调节压力到5MPa，经高压计量泵(SSI IV型)输送进入管式反应器内，应用电加热器将反应温度提高到600℃，进行反应，以1HZ的频率在线采集电压和电流值，用于计算裂解反应吸热值，并采用出口温度恒定的反馈机制调节加热输出功率，正十二烷在管式反应器内停留时间为12s。从管式反应器内流出的物料进入冷凝器，冷凝达15～20℃，室温通过气液分离瓶分离，气相产物经湿式气体流量计计量后采用排水法收集，液相产物收集在分离瓶内，收集的气相和液相产物分别用气相色谱仪和液相色谱仪进行分析。结果：裂解吸热值为：2474kJ/kg，裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：H2：2.40％；CH4：4.62％；C2H6：8.40％；C2H4：11.26％；C3H8：14.90％；C3H6：20.18％；C4～C5：38.24％，其体积百分比之和为百分之百，裂解率为：36.7％。实例6：本实例的实验条件与实例5相同，只是将管式反应器的反应温度由600℃改变为630℃。结果为：裂解吸热值为：2684kJ/kg，裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：H2：2.93％；CH4：5.00％；C2H6：9.03％；C2H4：13.17％；C3H8：16.16％；C3H6：22.40％；C4～C5：31.31％，其体积百分比之和为百分之百，裂解率为：48.3％。实例7：将内表面涂有Hβ分子筛膜负载贵金属Ag的管式反应器长1000mm，直径5mm。通过以下条件控制模拟高超声速飞行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超临界催化裂解吸热燃料的方法，该方法采用的装置包括计量泵，预热器，管式反应器，热测量装置，其中管式反应器为内壁涂敷负载贵金属的沸石分子筛膜，其中的贵金属选自Ｐｄ或Ｐｔ或Ａｇ，其特征在于包括以下过程： 将碳氢燃料正十二烷或航空燃料ＲＰ－３的吸热燃料经预热器预热到３００℃～４００℃，调节压力到４～６ＭＰａ，再经高压计量泵输送进入管式反应器内，应用电加热器将反应温度提高到５５０℃～６５０℃，进行反应，吸热燃料在管式反应器内停留时间为８～１５ｓ，反应产物进入冷凝器，冷凝达１５～２０℃，通过气液分离瓶分离，气相产物经湿式气体流量计计量后采用排水法收集，液相产物收集在分离瓶内，吸热燃料裂解后得到的气体燃料成分及体积百分比为：Ｈ↓［２］：１．３８％～３．１０％；ＣＨ↓［４］：２．３１％～５．００％；Ｃ↓［２］Ｈ↓［６］：６．０７％～９．４０％；Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］：８．９８％～１４．６６％；Ｃ↓［３］Ｈ↓［８］：１３．５７％～１８．２８％；Ｃ↓［３］Ｈ↓［６］：２０．１５％～２３．３９％：Ｃ↓［４］～Ｃ↓［５］：２９．６３％～４４．２５％，上述各组分的体积百分数之和为百分之百，裂解率为：１５．５％～５５．５％。...
【技术特征摘要】
1.一种超临界催化裂解吸热燃料的方法，该方法采用的装置包括计量泵，预热器，管式反应器，热测量装置，其中管式反应器为内壁涂敷负载贵金属的沸石分子筛膜，其中的贵金属选自Pd或Pt或Ag，其特征在于包括以下过程：将碳氢燃料正十二烷或航空燃料RP-3的吸热燃料经预热器预热到300℃～400℃，调节压力到4～6MPa，再经高压计量泵输送进入管式反应器内，应用电加热器将反应温度提高到550℃～650℃，进行反应，吸热燃料在管式反应器内停留时间为8～15s，反应产物进入冷凝器，冷凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海龙，张香文，孟凡旭，郭伟，李高龙，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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