Le carburant hydrocarbure JP-10 est étudié comme agent propulsif destiné aux
moteurs à détonation ainsi qu’à d’autres applications concernant les vols à vitesses
élevées. La précraquage catalytique du JP-10 pourrait produire un mélange d’oléfines
légères plus facile à détoner. Un mélange d’hydrocarbures aliphatiques, pour la plupart
légers, présente l’avantage d’être moins enclin à la carbonisation que des mélanges
comportant de fortes teneurs en hydrocarbures aromatiques. Cette réaction
endothermique de précraquage offre le même potentiel que celui d’un puits de chaleur
trouvé dans des applications de vols à vitesses élevées pour lesquelles toute hausse de
la masse du système de refroidissement contrevient à une plus grande efficacité du
moteur. Plusieurs essais de craquage catalytique hétérogène furent réalisés à l’aide
d’un réacteur tubulaire et les gaz produits analysés par GC/MS et par GC. Deux
formes de zéolithe nanocristalline (n) ZSM-5(24h) et nZSM-5 (6h) et trois formes de
silico-aluminophosphate SAPO-5A, SAPO-5B et SAPO-11 furent testées. SAPO-5 et
nZSM-5(24h) apparaissent être les candidats les plus propices au précraquage du
JP-10. Ces dernières ont permis de convertir plus de 90 % de JP-10 en un mélange
d’hydrocarbures principalement composé de molécules en C4 et moins (C3 à C1).
nZSM-5(24h) ont procuré le plus petit rapport de masse de carbone, CR (C5+:C4−),
à des températures situées entre 350 oC et 450 oC et le taux de conversion le plus
élevé à des températures supérieures à 500 oC. SAPO-5A & B ont présenté le taux de
conversion le plus élevé mais le plus petit CR entre 400 oC et 500 oC. / The hydrocarbon jet-fuel, JP-10, is being studied as a possible propellant for the
Pulse Detonation Engine (PDE) and other high-speed flight applications. Catalytic
pre-cracking of JP-10 could provide a more easily detonated mixture of light olefin
products. A mixture of mostly light hydrocarbons has the added benefit of being less
prone to coking than a product mixture heavy in aromatics. This endothermic reaction
also offers potential as a heat sink in high-speed flight applications where the extra
weight of an onboard cooling system would hinder engine efficiency. Several
heterogeneous catalytic cracking tests have been done using a Bench Top Tubular
Reactor and the products were analyzed with GC/MS and GC. Two forms of
nanocrystalline zeolites, nZSM-5(24h) and nZSM-5(6h), and three forms of
silico-alumino-phosphates, SAPO-5A, SAPO-5B, and SAPO-11 successfully catalyzed
the cracking of JP-10; however, SAPO-5 and nZSM-5(24h) have proven to be the most
promising catalyts. Both catalysts converted over 90 % of JP-10 (∼ 3s residence time)
into a mixture of hydrocarbon products consisting mainly of C4 and lower chain
hydrocarbons (C3 to C1). nZSM-5(24h) demonstrated the lowest carbon mass ratio,
CR (C5+:C4−), between 350 oC and 450 oC and the highest conversion rates above
500 oC. SAPO-5A & B demonstrated the highest conversion rates and the lowest CR
between 400 oC and 500 oC.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QQLA.2005/22529 |
| Date | 03 1900 |
| Creators | Galligan, Carrie |
| Contributors | Kaliaguine, Serge, Dubois, Charles |
| Publisher | Université Laval |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | text/html, application/pdf |
| Rights | © Carrie Galligan, 2005 |
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