Особенности процесса термодеструкции синтетических каркасных углеводородов и их смесей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована кинетика термодеструкции каркасных углеводородов: экзо -трицикло[5.2.1.02.6]декана ( экзо -ТЦД), его моноциклопропанированного аналога экзо,эндо -тетрацикло[5.3.1.02.6.08.10]ундекана (ТЦУ-1) и их смеси в соотношении 1 : 3, а также проведено сравнение термической стабильности исследованных соединений. Экспериментально определено мольное количество образующихся газообразных продуктов термодеструкции данных углеводородов и их смеси. Рассчитан равновесный количественный состав продуктов разложения углеводородов и определены тепловые эффекты термодеструкции при термодинамическом и кинетическом контроле реакции.

Об авторах

А. И Казаков

Федеральный исследовательский центр Проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: akazakov@icp.ac.ru
125310, Moscow, Russia

Л. С Яновский

Федеральный исследовательский центр Проблем химической физики и медицинской химии РАН;Московский авиационный институт (Национальный исследовательский универсиет);Мосвковский энергетический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia; 125310, Moscow, Russia; 111250, Moscow, Russia

Ю. В. Томилов

Институт органической химии РАН

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

А. А Молоканов

Федеральный исследовательский центр Проблем химической физики и медицинской химии РАН;Мосвковский энергетический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia; 111250, Moscow, Russia

Н. А Плишкин

Федеральный исследовательский центр Проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia

Д. Б Лемперт

Федеральный исследовательский центр Проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia

Н. И Варламова

Федеральный исследовательский центр Проблем химической физики и медицинской химии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia

Список литературы

  1. Shorunov S.V., Zarezin D.P., Samoilov V.O., Rudakova M.A., Borisov R.S., Maximov A.L., Bermeshev M.V. Synthesis and properties of high-energy-density hydrocarbons based on 5-vinyl-2-norbornene // Fuel. 2021. V. 283. № 118935. P. 1-7. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118935
  2. Яновский Л.С., Федоров Е.П., Варламова Н.И., Разносчиков В.В., Демская И.А., Томилов Ю.В., Меньщиков В.А. Проблемы применения высокоэнергоемких жидких горючих для летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями // Авиационная промышленность. 2016. № 1. C. 60-66.
  3. Wang Y., Cheng Y., Li M., Jiang P.X., Zhu Y. Experimental and theoretical modeling of the effects of pressure and secondary reactions on pyrolysis of JP-10 at supercritical pressures // Fuel. 2021. V. 306. № 121737. P. 1-14. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121737
  4. Liu L., Zhang Q. Comparison of detonation characteristics in energy output of gaseous JP-10 and propylene oxide in air // Fuel. 2018. V. 232. P. 154-164. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.05.149
  5. Park S.H., Kwon C.H., Kim J., Chun B.H., Kang J.W., Han J.S., Jeong B.H., Kim S.H. Thermal stability and isomerization mechanism of exo-tetrahydrodicyclopentadiene: Experimental study and molecular modeling // Ind. and Engin. Chem. Research. 2010. V. 49. № 18. P. 8319-8324. https://doi.org/10.1021/ie100065m
  6. Zhao L., Yang T., Kaiser R.I., Troy T.P., Xu B., Musahid A., Alarcon J.D., Mebel A.M., Zhang Y., Cao C., Zou J. A vacuum ultraviolet photoionization study on high-temperature decomposition of JP-10 (еxo-tetrahydrodicyclopentadiene) // Physical Chemistry Chemical Physics. 2017. V. 19. № 24. P. 1-5. https://doi.org/10.1039/C7CP01571B
  7. Xing Y., Li D., Xie W., Fang W., Guo Y., Lin R. Catalytic cracking of thricyclo[5.2.1.0(2.6)]decane over HZSM-5 molecular sieves // Fuel. 2010. V. 89. № 7. P. 1422-1428. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.10.025
  8. Zhao Y., Masuoka T., Tsuruta T. Theoretical studies on transient pool boiling based on microlayer/macrolayer model (mechanism of transition from nonboiling regime to film boiling) // Transactions of the Japan Soc. of Mechanical Engineers Series B. 1997. V. 63. № 607. P. 964-969. https://doi.org/10.1299/kikaib.63.964
  9. Cooper M., Shepherd J.E. Experiments studying thermal cracking, catalytic cracking, and pre-mixed partial oxidation of JP-10 // 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. 2003. P. 1-20. https://doi.org/10.2514/6.2003-4687
  10. Keshavarz M.H., Zamani M., Atabaki F., Monjezi K.H. Theoretical investigation of phase transformations and molecular surface properties of polycyclic saturated hydrocarbon isomers of JP-10 // Computational and Theoretical Chemistry. 2013. V. 1006. P. 105-112. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2012.11.019
  11. Li G., Zhang C., Wei H., Xie H., Guo Y., Fang W. Investigations on the thermal decomposition of JP-10/iso-octane binary mixtures // Fuel. 2016. V. 163. P. 148-156. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.09.052
  12. Vandewiele N.M., Magoon G.R., Van Geem K.M., Reyniers M.F., Green W.H., Marin G.B. Experimental and modeling study on the thermal decomposition of jet propellant-10 // Energy and Fuels. 2014. V. 28. № 8. P. 4976-4985. https://doi.org/10.1021/ef500936m
  13. Yanovskiy L.S., Varlamova N.I., Kazakov A.I., Molokanov A.A., Plishkin N.A. Thermophysical properties of high energy synthetic hydrocarbons // J. of Physics: Conference. Series. 2019. V. 1385. № 012011. P. 1-7. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1385/1/012011
  14. Tarasov G.A., Molokanov A.A., Plishkin N.A., Kazakov A.I., Varlamova N.I., Yanovskiy L.S., Larikova T.S. A complex of manometric methods for studying thermophysical, thermochemical properties and thermal stability of energy-intensive compounds // J. of Physics: Conference Series. 2021. V. 1891. № 012056. P. 1-8. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1891/1/012056
  15. Nefedov O.M., Tomilov Yu.V., Kostitsyn A.B., Dzhemilev U.M., Dokichev V.A. Cyclopropanation of unsaturated compounds with diazomethane generated in situ. A new efficient and practical route to cyclopropane derivatives // ChemInform. 1992. V. 23. № 39. P. 13-15. https://doi.org/10.1002/chin.199239142
  16. Brotton S.J., Kaiser R.I. Effects of nitrogen dioxide on the oxidation of levitated exo-tetrahydrodicyclopentadiene (JP-10) droplets doped with aluminum nanoparticles // J. of Physical Chemistry A. 2021. V. 125. № 13. P. 2727-2742. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.0c10155
  17. Zhang Q., Liu X. Explosion parameters of gaseous JP-10/air mixtures // Central European Journal of Energetic Materials. 2016. V. 13. № 1. P. 261-270. https://doi.org/10.22211/cejem/64982
  18. Smith N.K., Good W.D. Enthalpies of combustion of ramjet fuels // AIAA J. 1979. V. 17. № 8. P. 905-908. https://doi.org/10.2514/3.61244
  19. Rudakova M.A., Zarezin D.P., Shorunov S.V., Samoilov V.O., Ilyin S.O., Maximov A.L., Bermeshev M.V. High-energy-density liquid spiro-norbornanes from methylenenorbornane // Energy Fuels. 2022. V. 36. P. 11930-11939. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c02220
  20. Oh C.H., Park D.I., Ryu J.H., Cho J.H., Han J.-S. Syntheses and characterization of cyclopropane-fused hydrocarbons as new high energetic materials // Bulletin of the Korean Chem. Soc. 2007. V. 28. № 2. P. 322-324. https://doi.org/10.5012/bkcs.2007.28.2.322
  21. Wei W., Baian P., Chi M., Chengxiang Sh., Lun P., Xiangwen Zh., Ji-Jun Z. Pd/C catalytic cyclopropanation of polycyclic olefins for synthesis of high-energy-density strained fuels // AIChE J. 2023. e18085. P. 1-11. https://doi.org/10.1002/aic.18085
  22. Кизин А.Н., Дворкин П.Л., Рыжова Г.Л., Лебедев Ю.А. Параметры для расчета стандартных энтальпий образования органических соединений в жидком состоянии // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1986. № 2. C. 372-375.
  23. Trusov B.G. Program system terra for simulation phase and chemical equilibrium // Proc. The XIV Intern. symp. on chemical thermodynamics. St. Petersburg. Russia. 2002. P. 483-484.
  24. Эмунуэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высш. школа., 1984. 463 с.
  25. Солодова Н.Л., Абдулин А.И. Пиролиз углеводородного сырья. Казань: Казан. гос. технол. ун-т, 2007. 230 с.
  26. Магарил Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углеводородов. М.: Химия, 1970. 229 с.
  27. Туманов В.Е., Денисов Е.Т. Энергия напряжения цикла и ее влияние на прочность С-Н-связей в циклоалканах, циклоалкенах, циклоалкилароматических соединениях и О-Н-связей в циклокарбоновых кислотах // Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 35. № 9. С. 139-144.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023