光学分光法と分子ビーム質量分析を用いたピロリシスリアクター内の流動n-ヘキサンのオンライン化学分析。

高圧および高温での炭化水素のピロリシスは、高度な熱管理アプリケーションにおける航空燃料の分解に関連しています。炭化水素のクラッキングと表面堆積の動態を解明するために、ガラスチューブリアクター（GTR）内でピロリシスを受ける純粋な超臨界炭化水素流体を特徴付ける新しい実験技術を開発しました。光学吸収分光法を使用して、アモルファス炭素の堆積の開始および速度を敏感に測定します。同時に、オンライン四重極質量分析（MS）によって流体の化学種を解明します。n-ヘキサンについては、温度が上昇するにつれて4つの化学レジームを明らかにしました：(1) 化学反応なし、(2) 堆積の少ないまたはないクラッキング、(3) 堆積を伴うクラッキング、(4) 急速で深刻な堆積。計算流体力学を用いてGTRをモデル化することで、単純なプラグフローレアクターとしての表現を検証します。MSで明らかにされたn-ヘキサンの流体相分解は、全体としての一次反応過程に一致し、活性化エネルギーは217.7 ± 2.4 kJ・mol⁻¹です。温度依存の堆積速度は粗い二段階モデルで分析され、過去の報告（例：Pramanik, M. et al. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1985, 24 (4), 1275-1281）と比較します。我々の実験手法が炭化水素燃料代替物の分解メカニズムを迅速に評価する強力な手段を提供すると期待しています。