论文部分内容阅读
本文研究在4mm石英管中以Pt/ZSM-5为催化剂,分别在恒温预热条件下和室温环境下的乙烷催化燃烧反应,对比讨论了当量比、进气流速对以乙烷催化燃烧的影响,分析了转化率、产物浓度、燃烧效率、反应温度等催化燃烧特性。在恒温预热实验中,乙烷催化燃烧主要含碳产物为二氧化碳、乙稀和一氧化碳。大当量比大流速高炉温利于乙稀的产生,当量比2.5,流速0.2～0.5m/s时,产气中一氧化碳选择性达到最大,可达50%。在贫燃区或化学当量比工况下,乙烷转化率高达90%,在富燃区下降明显,流速0.2m/s左右时,转化率基本都达到最大值,流速大于0.2m/s后,转化率持平而反应温度先下降后上升;贫燃区时流速和当量比升高会使燃烧器沿程温度最高点向进气上游移动,富燃区时流速对沿程温度影响较小,最高温度基本出现在催化剂进口附近。在自稳燃烧实验中,得到了 0.1-3m/s流速范围内的贫燃极限当量比Φlean和富燃极限当量比Φrich。Φlean在0.9-0.6之间变化,随流升高速逐渐降低;Φrich在20-7之间变化,随流速升高逐渐降低。乙烯选择性各工况下均小于1%,随当量比先升高后降低,流速越大乙烯选择性越大,发现反应温度比当量比对乙烯选择性影响更大。受外部温度影响CO选择性基本在Φ=1.5时达到峰值,然后一直下降。在流速0.2和0.5m/s时产物中出现了甲烷,但含量极低。各工况最大转化率均未超过80%,最大转化率出现在流速0.1m/s,Φ=0.9。各流速下的乙烷转化率在贫燃区随当量比升高而升高,在富燃区随当量比升高而降低。壁面最高温度Tmax和壁面平均温度Tave都随当量比和流速的升高而升高。壁面散热损失率Qsurf/Qin随流速升高而降低。对比恒温预热实验和自稳燃烧实验,发现有外部热源预热条件下,对温度要求较高的甲烷无法生成;乙稀的选择性最大数值没有太大变化;自稳燃烧实验中CO选择性比恒温预热实验中的更大,恒温预热实验的转化率更高。对于反应温度,有外部热源预热条件下所有工况的反应温度都在500℃以上,普遍高于自稳燃烧实验。对于贫燃燃烧极限,正丁烷<乙烷<甲烷。对于富燃燃烧极限,甲烷、乙烷和正丁烷都是随着流速升高而下降的。