基于反应分子动力学的1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐与煤反应机理研究

• 作者: 王兰云 刘真 徐永亮 李瑶 王燕
• 来源期刊: 煤炭转化
• 学科: 工学
• 关键词: 烟煤 煤自燃 离子液体 反应力场 分子动力学 反应机理
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 研究与开发
• 页码范围: 9-20
• 页数: 12页
• 分类号: TD75+3
• 语种: 中文
• DOI: 10.19726/j.cnki.ebcc.202202002

摘要

使用FTT锥形量热仪对烟煤和烟煤-[Bmim] [NO3] (1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐)混合物进行燃烧性能测试,并结合分子反应动力学方法(ReaxFF)分析1200 K,1600 K,1800 K和2200 K四个温度条件下[Bmim] [NO3]与煤的化学反应过程.实验结果表明:[Bmim] [NO3]的添加会使体系达到热释放速率(HRR)峰值的时间提前,即促进烟煤的氧化燃烧反应.模拟结果表明:当模拟温度为1200 K时,仅产生了少量H2O和NO2;当模拟温度升高至1600K时,开始产生小分子烷烃、CO和CO2,但数目较少且产生时间延后;当模拟温度继续升高至1800 K时,开始产生少量的H2等气体无机物,CO与CO2的数目较1600K时增加一倍,且初次出现时间提前约100 ps;当模拟温度为2200 K时,反应物中的N元素转化为NH3和HCN,CO数目继续增加,CO2数目逐渐降低.总体来看,温度较低时反应过程主要受[NO3]影响,[NO3]通过与煤分子中羧基反应使煤分子脱氢形成得电子结构,从而易于发生分解反应;当温度继续升高,[Bmim]+开始显著参与反应过程,[Bmim]+热解产生的自由基与煤分子发生反应,生成大量NH3和HCN,从而会对人体和环境造成危害.