本發(fā)明涉及一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，屬于飛行器熱防護領域。
背景技術：
1、隨著航空技術的發(fā)展，速度超過5馬赫的高速飛行器技術已經成為國際研究的熱點。在高速飛行中，飛行器的鼻翼、機翼前緣和發(fā)動機等部位將承受非常高的熱負荷，采用吸熱碳氫燃料對高熱流部位進行主動冷卻是解決該問題的有效手段。
2、碳氫燃料的吸熱能力主要來自溫升、相變和化學反應吸熱?；瘜W反應吸熱主要由裂解和重整兩種吸熱反應提供。燃料的裂解反應常常會伴隨結焦積炭的生成，抑制吸熱性能，甚至導致通道、噴嘴等部位的堵塞。為了使飛行器達到更高的飛行速度并保證飛行安全，需要提高吸熱裂解過程中燃料的吸熱能力(熱沉)并減少積炭的產生，在燃料中加入添加劑或在燃料通路上使用催化劑成為必要的手段。這就要求添加劑或催化劑具有較高的反應活性、吸熱反應選擇性和積炭抑制性能，這對添加劑或催化劑提出了很高的要求。
3、由碳氫燃料熱裂解反應的機理可知，碳氫燃料熱裂解過程中引發(fā)是整個反應的決速步，自由基的生成會促使鏈式的裂解反應提前發(fā)生，從而有利于提高裂解的速率與轉化率。油溶性引發(fā)劑可以很好的溶解于碳氫燃料中，形成均勻的溶液，有效克服非均相催化劑在應用時存在的失活和再生等缺點。wickham等[journal?of?propulsion?and?power,24,55–63]對比了偶氮類和過氧類引發(fā)劑對模型燃料正庚烷的引發(fā)作用，研究表明，這些引發(fā)劑在添加量為2wt％時有較好的促進裂解效果，而且產物的分布并未受到明顯影響。郭永勝等[energy,2006,31,2773–2790]研究了三乙胺對正庚燒的引發(fā)作用，結果表明胺類引發(fā)劑同樣有較好的引發(fā)作用，可通過提高裂解程度來提高燃料的吸熱能力。劉國柱等[energyfuels,2009,23,1,356–365]考察了三類常用的引發(fā)劑在正十二烷超臨界裂解過程中的作用效果，從添加量的考察結果來看，隨著添加量提高到2wt％，裂解轉化率顯著提高。值得注意的是，小分子引發(fā)劑在發(fā)揮明顯的裂解促進作用時的添加量基本需要達到2wt％或更高。這是因為小分子引發(fā)劑的引發(fā)溫度較低，在此溫度下產生的自由基并不足引發(fā)碳氫燃料的斷裂。
4、富勒烯特殊的籠狀結構、超強的得電子能力等特殊的理化性質，使其在光、電、磁、催化等諸多領域都有著較好的應用前景。近年來，富勒烯作為一種含能材料的功能添加劑，在改善含能材料的燃燒性能和熱安全性等方面發(fā)揮了重要的作用，富勒烯及其衍生物在含能材料領域展現出巨大的應用潛力。但富勒烯作為碳氫燃料吸熱裂解促進劑的研究還未見報道。
5、富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑，由于富勒烯特殊的籠狀結構、超強的得電子能力，能夠有效促進碳氫燃料自由基的生成，從而加速引發(fā)過程，促進吸熱裂解反應的進行，降低裂解反應溫度。
6、基于以上研究現狀，本發(fā)明提供了一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑，由于其特殊的籠狀結構、超強的得電子能力，能夠有效促進碳氫燃料自由基的生成，從而加速引發(fā)過程，促進吸熱裂解反應的進行，降低裂解反應溫度。
技術實現思路
1、針對純碳氫燃料熱裂解過程裂解效率低、裂解溫度高、反應選擇性差、積炭嚴重的問題，本發(fā)明提供了一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用。該方法可有效提高碳氫燃料的吸熱能力，具有吸熱反應活性高、吸熱性能強、可控性好、結焦積炭少等優(yōu)點。
2、為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：
3、本發(fā)明所述的一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用。
4、本發(fā)明所述的一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，所述富勒烯包括c20，c60，c70，c76，c80中的一種或兩種以上組合。
5、本發(fā)明所述的一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，所述富勒烯包括烷基化富勒烯，所述烷基為c4到c15的烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴。
6、本發(fā)明所述的一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，所述富勒烯的添加量為碳氫燃料的0.1-5wt％，優(yōu)選為0.2-4wt％，更優(yōu)選為0.5-3wt％。
7、本發(fā)明所述的一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，可以在進行吸熱反應前，將適當含量的富勒烯加入到碳氫燃料中。所述碳氫燃料為以下三類物質中的一種或兩種以上的組合：(a)工業(yè)煤油餾分；(b)商業(yè)煤油產品，如rp-3等；(c)碳數為6-20的碳氫化合物，包括直鏈烷烴、支鏈烷烴、環(huán)烷烴、直鏈烯烴、支鏈烯烴、環(huán)烯烴、芳香烴及其混合物。
8、本發(fā)明所述的一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，尤其是富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應促進劑的應用，所述富勒烯與碳氫燃料混合物料的流量為0.1-5g/s，優(yōu)選為0.3-4g/s，更優(yōu)選為0.5--4g/s；吸熱反應體系壓力為0.1-10mpa，優(yōu)選為0.1-8mpa，更優(yōu)選為0.1-6mpa；反應器出口物料的溫度為400-900℃，優(yōu)選為450-880℃，更優(yōu)選為500-850℃。
9、本發(fā)明采用富勒烯作為碳氫燃料吸熱裂解促進劑的技術方案，利用富勒烯特殊的籠狀結構、超強的得電子能力，可以有效引發(fā)烷基自由基的快速生成，從而提高碳氫燃料裂解反應性能，提高碳氫燃料裂解過程的吸熱能力。同時，由于富勒烯具有較高的密度和熱值，富勒烯的添加能夠有效提高燃料的密度和熱值。因此本發(fā)明提供的應用方式在碳氫燃料吸熱裂解反應中具有良好的應用前景。
10、本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)富勒烯能夠較好的溶解于碳氫燃料中，在燃料中不分層，有利于換熱系統的設計；(2)富勒烯具有較高的熱值和密度，富勒烯的添加能增加燃料的密度和熱值；(3)富勒烯特殊的結構和吸電子能力能夠促進烷基自由基的產生，促進裂解反應的進行，降低裂解反應溫度
1.一種提高碳氫燃料吸熱性能的方法，其特征在于：將富勒烯作為碳氫燃料吸熱反應的促進劑添加到碳氫燃中。
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于：所述富勒烯包括c20、c60、c70、c76、c80富勒烯中的一種或兩種以上的組合。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述富勒烯包括烷基化富勒烯，所述烷基為c4到c15的烷烴、c4到c15的環(huán)烷烴、c6到c15的芳香烴中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：富勒烯的添加量為碳氫燃料的0.1-5wt％，優(yōu)選為0.2-4wt％，更優(yōu)選為0.5-3wt％。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述碳氫燃料為以下三類物質中的一種或兩種以上的組合：(a)工業(yè)煤油餾分；(b)商業(yè)煤油產品如rp-3；(c)碳數為6-20的碳氫化合物，包括直鏈烷烴、支鏈烷烴、環(huán)烷烴、直鏈烯烴、支鏈烯烴、環(huán)烯烴、芳香烴及其混合物中的一種或兩種以上。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：反應過程中，富勒烯與碳氫燃料混合物料進料流量為0.1-5g/s，體系壓力為0.1-10mpa，反應器出口物料的溫度為400-900℃。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：反應器為內徑1-4mm、壁厚0.2-2.0mm、長50-5000mm的金屬管，管壁材質為耐熱型金屬(包括合金，如：gh3128)。