H2O气氛,反应分子动力学"/>
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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
H2O气氛下富油煤热解过程的反应分子动力学模拟
  • 77
  • 作者

    黄淄博刘倩如刘红周文静魏进家

  • 单位

    西安交通大学化学工程与技术学院西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室

  • 摘要
    【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究富油煤(长焰煤)热解过程以及H2O气氛对热解产物分布的影响和作用机制。【结果和结论】结果表明,富油煤(长焰煤)热解的温度范围为1 200~2 800 K,热解过程主要分为热解(1 200~2 000 K)和缩聚(2 000~2 800 K)两个阶段。在热解阶段,随着温度的升高,煤分子快速裂解,焦炭产物不断减少,焦油和气体产物不断增加;在缩聚阶段,焦油产物之间发生缩聚反应生成焦炭,同时释放小分子气体,导致焦油产物减少,焦炭和气体产物增加。因此,提高热解温度、延长热解时间可得到更多的气体产物,而提升焦油产量的关键则是抑制缩聚反应发生。在高温缩聚阶段引入H2O气氛热解,结果表明,H2O能够有效地促进煤分子的裂解,随着H2O占比的增加,煤热解体系中C-C键减少,C-H和C-O键增加。分析二者之间的交互作用发现,煤热解产生的自由基与H2O反应,促进H2O分子分解,H2O分解产生的H·和OH·又进一步促进煤裂解,并与煤热解产物反应,生成更多的焦油和气体。研究加深了对富油煤热解过程的理解,对煤炭资源的清洁高效利用具有一定指导意义。
  • 关键词

    富油煤热解反应机理H2O气氛" data-show="keyboard">2O气氛"name="keyword">H2O气氛反应分子动力学

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