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含油污泥各组分热解相互作用的反应力场模拟研究

2021-03-06温燕军蒋驰李文轩谢颖燊王刚侯影飞

化工学报 2021年2期

温燕军,蒋驰,李文轩,谢颖燊,王刚,侯影飞,2

(1 中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,山东青岛266580; 2 石油石化污染物控制与处理国家重点实验室,北京102206)

引 言

含油污泥是指在石油工业中包括石油开采、集输和炼制过程产生的一种固体废弃物[1]。由于含油污泥年产量大且对环境威胁大,对其进行无害化和资源化处理成为迫切需求。含油污泥的热解是实现含油污泥资源回收的一种高效途径[2]。由于含油污泥组分复杂[3],其热解机理尚不清晰[4]。因此明确含油污泥热解机理是实现含油污泥高效热解的重要一步。

含油污泥的热解研究受到国内外学者的广泛关注[5−8]。目前,对含油污泥热解机理的研究主要为实验探究。宋薇等[9]利用热重−傅里叶变换红外光谱联用仪对含油污泥热解特性进行研究,得出热解机理主要为链烃的断链、环化及脱氢缩合。Ma 等[10]利用Py−GC−MS技术对含油污泥热解动力学进行探究,得到热解反应包括一级和二级反应。一级反应主要为断链过程,二级反应为开环、芳构化等过程。但由于含油污泥组分复杂,中间自由基产物多样,实验方法无法对其实时监测,对热解机制的探究造成了较大障碍。

反应力场模拟(ReaxFF)是2001 年由van Duin等[11]提出的基于键序的反应力场。当反应力场模拟与分子动力学模拟(MD)相结合时,可以描述复杂体系中分子键的断裂与生成[12]。反应力场模拟计算量介于量子化学计算与传统分子动力学模拟计算之间,解决了量子化学无法应用于多原子体系计算的问题[13−14]。……

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