洁净煤技术

作者：王欣, 张海, 王凯, 范卫东

关键词：模型煤,热解,官能团,密度泛函理论,活化能,氮氧化合物

选择吡咯含氮杂环和吡啶含氮杂环为研究对象，在此基础上研究了煤热解氮组分迁移转化的官能团作用规律。首先，通过CBS-QB3方法对吡咯和吡啶热解生成HCN和NH3的路径进行优化，获得了相应的反应势能面，其次，基于Pauling电负性计算了基团的键极指数加和值，将官能团分为给电子基团和吸电子基团，评估分析了28种不同类型官能团的性质，在此基础上优化了吡咯和吡啶衍生物的累计112条氮迁移转化路径。我们发现在吸电子基团作用下，热解反应需要更高的热量和能垒，而给电子基团则可以降低热解反应的热量和能垒，使热解更容易发生。最后，论文从DFT计算优化成功的结构中得到量子化学描述符，并通过比较皮尔逊相关系数筛选得到了12种合适的描述符，结合多元线性回归模型对煤氮迁移转化过程中的最高反应活化能进行了预测，所构建的MLR模型训练集决定系数为0.83，均方根误差为0.41，测试集的决定系数为0.92，均方根误差为0.29，其拟合和预测性能良好，可被用于预测活化能通过多元线性回归方程可以发现，基团类型的系数最大(0.71)，其次是反应物的能隙(0.64)以及反应物和产物能隙的差(−0.59)，进一步证实了基团类型对氮迁移转化的重要影响。本文的研究结论将有助于新型超低NOx燃烧技术的开发。

来源：2024年第11期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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