使用ReaxFFFF的分子动力学方法对煤水泥气化的模拟
Junjie Zhou1, Juan Wang1, Songzhen Tang2
1School of Mechanical and Power Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou, 450001, Henan, China.
Journal of molecular modeling
|June 17, 2024
概括
分子动力学模拟显示,在3600 K的煤水泥气化最大限度地提高了合成气的产量. 较高的温度 (1600-2400 K) 将煤分解,而较高的范围 (2400-4000 K) 显示产品变化最小.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学的计算化学
背景情况:
- 煤水泥 (CWS) 是一种低污染的液态煤炭产品,用于合成气生产.
- 了解CWS燃气化的微观机制对于提高煤炭燃气化效率至关重要.
研究的目的:
- 用分子动力学研究CWS/O2系统在不同温度下的气化过程.
- 为了阐明CWS气化过程中的微观反应路径和产品分布.
主要方法:
- 使用ReaxFF-MD方法与Lammps软件模拟CWS/O2气化.
- 使用材料工作室建立和优化模型,使用C,H,O,N和S元素的反应力场.
- 通过计算激活能量来验证模型和方法,并使用OVITO,ChemDraw和Python进行后处理.
主要成果:
- 在1600-2400K,煤的宏分子结构分解成较小的分子和轻焦油自由基,迅速增加产品类型和数量.
- 从2400-4000 K,轻焦油碎片进一步反应,但产品的多样性和数量显示微小的变化.
- 在3600K时观察到最佳的合成气产量,这表明完全发生了气化反应.
结论:
- 这项研究提供了关于CWS气化温度依赖的微观机制的见解.
- ReaxFF-MD模拟对于研究复杂的煤气化反应是有效的.
- 为了达到最大的合成气含量,需要精确的温度控制,在研究范围中,3600K是最佳的.
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