作者：洪迪昆; 刘亮; 操政; 杨昌敏; 郭欣五彩湾煤热解二次反应反应力场分子动力学
摘要：采用基于反应力场的分子动力学方法研究准东五彩湾煤的热解过程。首先,对五彩湾煤样进行元素分析、13 C核磁分析以及X射线光电子能谱分析,发现五彩湾煤中芳香化合物主要以萘的形式存在,羟基或醚氧基、羰基和羧基为主要的含氧官能团,分别占56.90%,23.94%和19.16%;其次,基于实验表征结果对经典的Hatcher低阶煤分子模型进行修正,构建了五彩湾煤有机组分的分子结构模型;最后,对构建的煤分子模型进行热解反应分子动力学模拟,探索了温度和升温速率对五彩湾煤热解特性的影响。结果表明,在较低温度下煤热解以初次热解反应为主,部分弱共价键受热解离产生焦油自由基碎片和气体产物,体系势能随着热解时间的增加先急剧增加后保持不变;在较高温度下焦油自由基碎片的二次反应显著,体系势能先急剧增加后缓慢增加;与初次热解过程相比,焦油自由基碎片的二次反应过程需要更长的反应时间,CO 2主要来源于煤的初次热解,而焦油自由基碎片二次反应会导致大量的CO,H 2以及C 2 H 2的生成;C 5 H 5和C 2 H 2 O是主要的热解中间产物,通过分析热解产物的动态演变规律,揭示了焦油聚合反应和裂解反应机制;快速升温条件下焦油的二次反应不明显,但在慢速升温条件下焦油的二次反应显著,降低了焦油产率,提高了焦炭和气体产物的产量。
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