Kinetics of the consumption of CF₃H, CF₂ HCl and CF₂O in H₂/O₂ flames

Laboratoire de Physico-chimie de la combustion, université catholique de Louvain, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium.

Abstract

The structure of two premixed lean and stoichiometric H₂/O₂/Ar/CF₃H flames and of a stoichiometric H₂/O₂/Ar/CF₂HCl flame has been established using a mass spectrometer coupled with molecular beam sampling. The main goal of this work is to study the first step of the CF₃H - and the CF₂HCl - consumption by reaction with radicals in flames. The rate coefficients of reactions (1) CF₃H + ₃H → products and (2) CF₃H + O → CF3 + OH have been determined: k₁= 1.16 10¹⁴ exp(-8800/T) cm³ mole^-1 s^-1 in the temperature range 960 - 1300 K and k₂= 1.10 l0¹² exp(-1600/T) cm³ mole^-1 s^-1 in the temperature range 920 - 1150 K. In the lean flame 5% of CF₃H is consumed by H, 83% by O and 12% by OH, while in the stoichiometric flame 40% is consumed by H, 42% by O and 18% by OH. The determination of the rate coefficient of the reaction (4) CF₂HCl + H → CF₂H + HCl in the CF₂HCl containing flame leads to the expression k₄ = 4.65 10¹⁴ exp(-7730/T) cm³mole^-1s^-1 in the temperature range from 930 to 1155 K. The rate coefficient of the reaction (7) CF²O + H → CFO + HF determined in the burnt gases of the investigated flames is k₇= 4.50 10¹³ exp(-11500/T) cm³mole^-1s^-1 between 1175 and 1490 K.

Résumé

Les structures de deux flammes prémélangées H₂/O₂/Ar/CF₃H. une flamme pauvre et une stoechiométrique et d'une flamme stoechiométrique H₂/O₂/Ar/CF₂HCl ont été établies par spectrométrie de masse couplée à un échantillonnage par faisceau moléculaire. Le but principal de ce travail est l'étude de la première étape de la consommation de CF₃H et de CF₂HCI avec des radicaux présents dans les flammes. Les coefficients de vitesse des réactions (1) CF3H + H → produits et (2) CF₃H + O → CF3 + OH ont été déterminées:

k₁= 1,16 10¹⁴ exp(-8800/T) cm³ mole^-1 s^-1 entre 960 et 1300 K et k₂= 1,10 10¹² exp(-1600/T) cm³ mole^-1 s^-1 entre 920 et 1150 K. Dans la flamme pauvre 5% du CF₃H sont consommés par H, 83% par O et 12% par OH, tandis que dans la flamme stœchiométrique 40% sont consommés par H. 42% par O et 18% par OH. La détermination du coefficient de vitesse de la réaction (4) CF₂HCl + H →CF₂H + HCl dans la flamme contenant du CF₂HCl donne l'expression k₄= 4,65¹⁴ exp(-7730/T) cm³mole^-1s^-1 entre 930 et 1155 K. Le coefficient de vitesse de la réaction (7) CF₂O + H → CFO + HF déterminé dans les gaz brûlés des flammes examinées est k₇= 4,50 10¹³ exp(-l 1500/T) cm³mole^-1s^-1 entre 1175 et 1490 K.