洁净煤技术

作者：赵浩, 张英佳, 黄佐华

关键词：分子动力学,多环芳烃,超临界水,反应动力学,反应力场

超临界水气化技术是一种煤炭高效清洁低碳利用的新型技术,可以将煤直接转化为氢气、二氧化碳等产物,并将煤中的氮、硫、重金属等污染物以固体无机盐的形式沉淀。芳香烃开环反应是超临界水煤炭气化过程的关键速控步之一,运用分子动力学模拟软件LAMMPS对最简单的多环芳香烃萘,在超临界水氛围、不同温度和当量比下对开环反应过程进行模拟,结合自编程分析了原子键级变化并提取了基元反应,实现了定量化的反应动力学分析。模拟结果表明,萘分子数在高温下呈指数下降,反应速率与当量比呈弱相关。反应路径分析显示,萘的开环路径主要包括热解反应、脱氢反应和OH自由基加成反应,脱氢反应和OH自由基加成反应的通道分支比随着温度降低线性增加。物种通量分析结果表明,氢原子和水分子生成OH自由基和氢气分子反应是OH自由基的主要生成通道,萘分子的热解是氢原子生成的主要通道;水分子热解生成氢原子和OH自由基反应接近平衡,对OH自由基贡献有限。开环反应的定量分析结果可以在超临界水氛围芳香烃详细反应动力学机理上提供参考。

来源：2023年第10期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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