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技術(shù)文章

光熱耦合制液態(tài)燃料系統(tǒng)流程

時間:2023-11-02 點擊:

新型光熱化學(xué)循環(huán)(Photo-Thermochemical Cycle, PTC)用于還原H2O和CO2。將光化學(xué)反應(yīng)引入兩步熱化學(xué)循環(huán)以實現(xiàn)太陽能分級分質(zhì)利用。在第一步光反應(yīng)中,金屬氧化物表面在紫外-可見(UV-Vis)光照射下形成光致氧空位(VOs);在第二個熱化學(xué)步驟中,H2O與CO2在一定溫度下被光致VOs還原生成太陽能燃料。相比于傳統(tǒng)的太陽能光催化與熱催化,PTC在室溫下利用太陽光中紫外可見部分克服VOs形成的高能壘,然后利用可見紅外光為熱反應(yīng)提供所需的溫度。通過利用太陽能中不同品質(zhì)的能量驅(qū)動不同反應(yīng),實現(xiàn)太陽能分級、分質(zhì)利用。同時,O2和燃料可以單獨生成,這為產(chǎn)物分離的難題提供了另一種思路。然而,普通半導(dǎo)體材料較差的光熱響應(yīng)特性與產(chǎn)物選擇性影響了轉(zhuǎn)化效率,如何設(shè)計兼具光熱響應(yīng)特性的催化劑材料同時實現(xiàn)優(yōu)良的產(chǎn)物選擇性并研究光與熱的協(xié)同作用機理顯得尤為關(guān)鍵。

光熱耦合制液態(tài)航空燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有:

1.反應(yīng)單元(森朗反應(yīng)釜);2.五路氣路進(jìn)料(氬氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷)系統(tǒng);3.控制單元4.氣相色譜儀網(wǎng)絡(luò)化主機;5.航空燃料辛烷值測定儀單元。

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(1)反應(yīng)釜容積: 100ml  316L材質(zhì) ,釜蓋上開視窗用于光照,可視直徑為40MM,視鏡材料,藍(lán)寶石片。有進(jìn)氣閥,排氣閥,釜內(nèi)部控制溫度。

(2)反應(yīng)釜設(shè)計溫度:250℃ 

(3)反應(yīng)釜設(shè)計壓力:8Mpa 

(4)控制方式:觸屏計算機。

1光熱耦合制液態(tài)燃料系統(tǒng)流程說明及描述

光熱耦合制液態(tài)燃料系統(tǒng),主要由光熱耦合催化反應(yīng)系統(tǒng),氣相色譜儀網(wǎng)絡(luò)化主機,航空燃料辛烷值測定儀。

(1)氣體進(jìn)料系統(tǒng)

分別共有五路氣體進(jìn)入反應(yīng)器中,參于反應(yīng),每一路氣體配置相同如下鋼瓶出來的氣體自過濾器過濾,減壓閥減壓穩(wěn)壓后進(jìn)氣體質(zhì)量流量計計量后進(jìn)預(yù)熱器預(yù)熱。

(2)反應(yīng)系統(tǒng)

經(jīng)過計量后的氣相、液相物料經(jīng)預(yù)熱罐混合加熱后經(jīng)探底管進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng),反應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)排液閥進(jìn)高溫分離器分離。反應(yīng)釜設(shè)計容積100ml,設(shè)計溫度250℃,設(shè)計壓力是8Mpa,配備壓力表、壓力傳感器、安全閥等用于壓力檢測和安全保護(hù),安全閥接鋼管引到通風(fēng)廚內(nèi),當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)超過安全壓力后安全閥起爆泄壓,保護(hù)整個系統(tǒng)。反應(yīng)釜采用加熱模塊加熱,內(nèi)部配備溫度檢測口,轉(zhuǎn)速采用閉環(huán)控制。反應(yīng)釜設(shè)有插底管,直插釜底,用于進(jìn)樣,反應(yīng)釜內(nèi)配有冷卻盤管,用于放熱反應(yīng)移熱

(3)冷凝分離系統(tǒng)

反應(yīng)后的產(chǎn)物先進(jìn)入熱分離器,在80℃下汽液分離,將在80℃冷凝下來的液體分離開,汽相進(jìn)冷分離器進(jìn)一步分離后,液相為廢液排出,氣相經(jīng)背壓閥配合精密壓力表,背壓在目標(biāo)壓力后,經(jīng)堿洗罐脫除酸性氣體進(jìn)濕氣表計量后排入大氣。背壓閥入口設(shè)有快速泄壓閥,如果實驗過程中催化劑需要先還原再反應(yīng),可以先打開快速泄壓閥短路背壓閥,反應(yīng)時再關(guān)閉此閥,使用背壓閥,背壓閥實驗前調(diào)好壓力。熱分離器和冷分離器由低溫循環(huán)器提供,溫度可以控制在-5℃~195℃范圍內(nèi),循環(huán)液可以是乙醇。

(4)報警系統(tǒng)

參數(shù)控制(溫度、壓力)超過高限報警值,發(fā)出聲光報警提示;參數(shù)控制(溫度、壓力)超過高高限報警值,系統(tǒng)對加熱爐進(jìn)行安全聯(lián)鎖保護(hù),切斷加熱。

(5)分析與測試系統(tǒng)

色譜,彩色觸摸屏控制、 開機自檢、電腦反控、自動斷電斷氣保護(hù)功能。實現(xiàn)費托合成氣相產(chǎn)物N2、CO、CH4、CO2、C2H6、C2H2和C2H2以及甲醇等實時在線檢測。辛烷值測試儀,辛烷值儀測量結(jié)果的可浮動范圍:±0.2,40-120辛烷值儀的允許測量誤差:0.5。

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2 光熱耦合制液態(tài)航空燃料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)概述

配置:質(zhì)量流量,減壓閥、背壓閥,精密壓力,壓力變送器,柱塞泵,濕氣流量計。二次儀表配置:溫壓流量控制器采用DTC,轉(zhuǎn)速控制采用senlong。本套模試裝置共有檢測控點58個,其中11個檢測點,7個控制點,包括:

溫度檢測點:25個;壓力檢測點:13個;速度,扭矩檢測點:1個流量檢測點:8個

;質(zhì)量流量計控制點:8個;溫度控制點:18個;轉(zhuǎn)速控制點:3個;計算機操作畫面包括:總畫面,用戶設(shè)置畫面,參數(shù)設(shè)置畫面,歷史趨勢曲線畫面,歷史數(shù)據(jù)記錄畫面等。

能很好實現(xiàn):

·工藝流程監(jiān)視控制。·數(shù)據(jù)的采集、處理、分析?!崟r顯示工藝參數(shù)等?!v史數(shù)據(jù)的存儲和歷史趨勢曲線顯示?!ぴO(shè)定和修改工藝參數(shù)·當(dāng)溫度、壓力、流量超過預(yù)定報警上限時,發(fā)出聲光報警信號。


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