采用分子模擬的方法深入研究萘在熱解生成針狀焦過程的反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)。運(yùn)用反應(yīng)力場ReaxFF模擬該反應(yīng)過程,并進(jìn)行量子化學(xué)分析,推斷得到萘分子在熱解生焦過程中的主要反應(yīng)歷程。萘分子在自由基奪氫的情況下生成自由基·C₁₀H₇,·C₁₀H₇兩兩結(jié)合生成1,1′-聯(lián)萘,1,1′-聯(lián)萘再脫氫縮合生成苝,苝再進(jìn)行脫氫縮合反應(yīng),芳核也隨之增大。反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明,在萘生焦過程中,反應(yīng)生成的小分子和自由基會(huì)促進(jìn)萘熱解反應(yīng)。在針狀焦生成前期,應(yīng)當(dāng)控制熱解反應(yīng)的溫度和壓力,適當(dāng)抑制氣體揮發(fā)速率,以保證小分子和自由基能夠參與芳核的生長反應(yīng)。 

【文章來源】：石油學(xué)報(bào)(石油加工). 2020,36(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

小分子或自由基數(shù)目隨模擬時(shí)長的變化曲線

圖1為萘熱解生焦反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬過程中不同時(shí)間的結(jié)構(gòu)分布圖。其中圖(a)、(b)、(c)、(d)分別對應(yīng)0 ps、1000 ps、2000 ps、3000 ps。按不同分子類型取色,顏色種類越多說明反應(yīng)生成的分子種類越多。由圖1可以觀察到,反應(yīng)模擬過程中,萘分子先出現(xiàn)二聯(lián)、三聯(lián)、開環(huán),再裂解生成小分子或自由基。分子種類先逐漸增加,后不斷減少。這是由于生成的小分子、自由基相互聚合生成大分子的結(jié)果。圖2為萘熱解生焦反應(yīng)模擬過程不同模擬時(shí)間對應(yīng)的最大平面結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)如果很規(guī)整,表明在該反應(yīng)條件下萘生成針狀焦的質(zhì)量較好。由圖2可以觀察到,萘熱解生焦反應(yīng)過程生成分子的環(huán)數(shù)逐漸增多,平面部分逐漸擴(kuò)大。模擬前期有少量萘分子從穩(wěn)定性較高的六元環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定性較低的七元環(huán)和五元環(huán),再裂解開環(huán),生成小分子或自由基。隨著模擬時(shí)間的增長,穩(wěn)定性較低的七元環(huán)和五元環(huán)再逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱h(huán),生成的平面分子更穩(wěn)定。萘的熱反應(yīng)不僅僅是脫氫縮合反應(yīng),也有與小分子和自由基發(fā)生的加成反應(yīng),最終生成含有較多芳環(huán)的稠環(huán)大分子[18]。

圖2為萘熱解生焦反應(yīng)模擬過程不同模擬時(shí)間對應(yīng)的最大平面結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)如果很規(guī)整,表明在該反應(yīng)條件下萘生成針狀焦的質(zhì)量較好。由圖2可以觀察到,萘熱解生焦反應(yīng)過程生成分子的環(huán)數(shù)逐漸增多,平面部分逐漸擴(kuò)大。模擬前期有少量萘分子從穩(wěn)定性較高的六元環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定性較低的七元環(huán)和五元環(huán),再裂解開環(huán),生成小分子或自由基。隨著模擬時(shí)間的增長,穩(wěn)定性較低的七元環(huán)和五元環(huán)再逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱h(huán),生成的平面分子更穩(wěn)定。萘的熱反應(yīng)不僅僅是脫氫縮合反應(yīng),也有與小分子和自由基發(fā)生的加成反應(yīng),最終生成含有較多芳環(huán)的稠環(huán)大分子[18]。采用MAPS軟件中的ReaxFF插件對模擬過程進(jìn)一步分析,得到模擬過程中產(chǎn)生的小分子或自由基數(shù)量隨模擬時(shí)間的變化曲線,如圖3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3370630