水分子对初始碳烟颗粒形成过程影响的分子动力学模拟

• 作者: 代正华 刘海峰 孟凯 王辅臣 许建良 龚剑洪
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 催化油浆 初始碳烟颗粒 分子模拟 热解 成核
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 2237-2243
• 页数: 7页
• 分类号: TK 16
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20180828

摘要

采用LAMMPS软件,基于ReaxFF,以十氢化萘、萘、2-甲基蒽、1-乙基芘为催化油浆的模型化合物研究了600～2500 K温度下催化油浆形成初始碳烟颗粒的过程,考察了2500 K时水分子对初始碳烟颗粒形成过程的影响.研究表明温度在600 K时模型化合物分子主要是物理聚集成核.温度在900～1700 K时模型化合物分子处于聚集和分离的动态过程,无法从单体向碳烟颗粒转变.温度高于2100 K时主要是化学成核,模型化合物分子碳氢键先断裂,然后碳碳键断裂产生大量短碳链,碳链经成键和环化形成初始碳烟颗粒.温度在2500 K时水分子抑制模型化合物分子化学成核,随着体系氢碳比的增加,抑制初始碳烟颗粒形成的作用增强.水分子产生氢自由基和氢氧自由基,这些基团会直接导致模型化合物分子的侧链断裂和碳碳键断裂形成大量短碳链.碳链继续与氢自由基和氢氧自由基作用形成一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等而被消耗,水分子的作用为促进短碳链形成和抑制短碳链向形成初始碳烟颗粒的方向进行.