C-O单键官能团在半焦-NO反应中的作用
发布时间：2021-10-16 03:11
本课题利用密度泛函理论计算,在分子尺度上研究了 Zigzag边结构和Armchair边结构上的半焦-NO反应机理。同时讨论了 C-O单键官能团以及分子边结构对半焦-NO反应的影响。在本文中建立了 4条可能的反应路径,这些反应路径阐明了半焦局部结构与NO分子反应的化学过程以及反应过程中分子体系总能的变化情况。结果表明,半焦-NO反应的化学过程可以归纳为四个阶段:半焦边结构的活化,NO分子的化学吸附,异构化反应,以及气体分子的释放。其中半焦分子活化步骤以及释放CO或CO2分子的步骤是半焦-NO反应的控制步骤。而处于热力学有利过程之前的高能垒的半焦分子活化步骤是主要的控制步骤。根据半焦分子活化步骤的反应能垒,4条反应路径由易到难的顺序为:2b（带C-O单键官能团的Armchair边结构与NO的反应）,lb（带C-O单键官能团的Zigzag边结构与NO的反应）,2a（不带C-O单键官能团的Armchair边结构与NO的反应）,la（不带C-O单键官能团的Zigzag边结构与NO的反应）。NO分子的化学吸附能够放出大量的热量并供后续步骤利用。C-O单键官能团能够通过降低半焦分子活化步骤的能垒而使...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NO:的主要来源与危害示惫图(Angel
?重超过了?９０％?（Ｓｈｉ等．，２０１４）。据统计，我国基于石化燃料的ＮＯｘ总排放量在??２０００年到２０１０年期间增长了近两倍，由２０００年的￣１２Ｍｔ增长至￣２４Ｍｔ?（图１．２）??（Ｓｈｉ等２０１４）。如果没有有效的控制措施，ＮＯｘ排放总量在２０２０年将达到３０００??万吨，到２０３０年将达到３５００万吨（姚立英等．，２０１２）。??＿ｕ、、??Ａ?ｗｂｉｓ??＿?■?＾ｄｉｓｅａｓｅｓ??Ｓｏｕｒｃｅｓ?Ｐｒｏｂｌｅｍｓ??图１．１?ＮＯｘ的主要来源与危害示意图（Ａｎｇｅｌｏ等．，２０１３）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｐｒｉｍａｒｙ?ｓｏｕｒｃｅｓ?ｏｆ?ＮＯｘ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｄａｍａｇｅｓ??ＨＩ?Ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ??２４?Ｒｅｓｉｄｕａｌ?ｏｉｌ?円??．１?Ｉ?Ｋｅｒｏｓｅｎｅ?＠?Ｈ?＿??２〇?＊?Ｇａｓｏｌｉｎｅ?圔画?＿?＿??ｇ?■?Ｃｒｕｄｅ?ｏｔｌ?■園?ｇ?＿?＿?＿??？?１６Ｓ＾ｋｉ?－ｊａｌｌｌ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?｜??？１１２?－？＇Ｂ?１１！?１１１１?ｉ??＾ＩＳｌｉｌｌｌｌｌｌｌ??２０００?２００２?２００４?２００６?２００８?２０１０??Ｙｅａｒ??图１．２中国来自石化燃料的ＮＯｘＳ排放量（Ｓｈｉ等．，２０１４）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｏｔａｌ?ＮＯｘ?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ｆｒｏｍ?ｆｏｓｓｉｌ?ｆｕｅｌ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??２??
ＣｕｉＴ等（２０１６）研究了煤的化学结构随快速热解过程的变化，发现表１．２??中各项化学结构参数随着热解温度和热解时间的升高而升高，并对半焦化学结构??在热解过程中的变化过程作出简单的示意（图１．４）。可以看出，随着热解过程的??进行，形成的半焦结构逐渐趋向于整齐紧密的排列形式。??Ｒａｐｉｄ?Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??Ｉ?＊?．．．．．．．＂ｎ??Ｃｏａｌ??＿Ｃｂｓｒ?Ｃｇｆｋｅ??爆亀＿??图１．４快速热解过程中化学结构的变化??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ｒａｐｉｄ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟气脱硝技术研究进展与现状[J]. 郭龙,辛志玲. 广州化工. 2013(13)
[2]燃煤工业锅炉氮氧化物污染防治技术路线[J]. 姚立英,张东国,王伟,白文娟,王红宇. 北方环境. 2012(04)
[3]烟气脱硝技术应用现状与研究进展[J]. 王天泽,楚英豪,郭家秀,尹华强. 四川环境. 2012(03)
[4]高温下煤焦表面含氧官能团对NO-煤焦还原反应的影响[J]. 肖萌,王俊超,李宇,范卫东. 热能动力工程. 2012(02)
[5]改性半焦低温下脱除烟气中NOx[J]. 王萍,于英民,李春虎. 化工进展. 2009(S1)
[6]热解条件对煤焦结构及气化反应活性的影响[J]. 王明敏,张建胜,张守玉,吴晋沪,岳光溪. 煤炭转化. 2007(03)
[7]改性半焦在废气治理中的应用研究[J]. 李丽娟,李彦旭,韩锋. 洁净煤技术. 2007(02)
[8]Influences of Temperature and Coal Particle Size on the Flash Pyrolysis of Coal in a Fast-entrained Bed[J]. CUI Li-jie 1,2** , LIN Wei-gang 1 and YAO Jian-zhong 1 1. Multi-phase Reaction Laboratory, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, P. R. China; 2. Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, P. R. China. Chemical Research in Chinese Universities. 2006(01)
[9]煤焦还原NO的实验研究[J]. 王世杰,陆继东,胡芝娟,黄来. 华中科技大学学报(自然科学版). 2006(01)
[10]密度泛函理论及其数值方法新进展[J]. 李震宇,贺伟,杨金龙. 化学进展. 2005(02)
博士论文
[1]煤焦-NO反应过程中氮转化机理与试验研究[D]. 信晶.华北电力大学 2015
[2]焦炭燃烧过程中氮转化机理与低NOx燃烧技术的开发[D]. 张秀霞.浙江大学 2012
硕士论文
[1]渗氮煤焦高温还原NO反应性的实验研究[D]. 程健.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3439032
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NO:的主要来源与危害示惫图(Angel
?重超过了?９０％?（Ｓｈｉ等．，２０１４）。据统计，我国基于石化燃料的ＮＯｘ总排放量在??２０００年到２０１０年期间增长了近两倍，由２０００年的￣１２Ｍｔ增长至￣２４Ｍｔ?（图１．２）??（Ｓｈｉ等２０１４）。如果没有有效的控制措施，ＮＯｘ排放总量在２０２０年将达到３０００??万吨，到２０３０年将达到３５００万吨（姚立英等．，２０１２）。??＿ｕ、、??Ａ?ｗｂｉｓ??＿?■?＾ｄｉｓｅａｓｅｓ??Ｓｏｕｒｃｅｓ?Ｐｒｏｂｌｅｍｓ??图１．１?ＮＯｘ的主要来源与危害示意图（Ａｎｇｅｌｏ等．，２０１３）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｐｒｉｍａｒｙ?ｓｏｕｒｃｅｓ?ｏｆ?ＮＯｘ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｄａｍａｇｅｓ??ＨＩ?Ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ??２４?Ｒｅｓｉｄｕａｌ?ｏｉｌ?円??．１?Ｉ?Ｋｅｒｏｓｅｎｅ?＠?Ｈ?＿??２〇?＊?Ｇａｓｏｌｉｎｅ?圔画?＿?＿??ｇ?■?Ｃｒｕｄｅ?ｏｔｌ?■園?ｇ?＿?＿?＿??？?１６Ｓ＾ｋｉ?－ｊａｌｌｌ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?｜??？１１２?－？＇Ｂ?１１！?１１１１?ｉ??＾ＩＳｌｉｌｌｌｌｌｌｌ??２０００?２００２?２００４?２００６?２００８?２０１０??Ｙｅａｒ??图１．２中国来自石化燃料的ＮＯｘＳ排放量（Ｓｈｉ等．，２０１４）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｏｔａｌ?ＮＯｘ?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ｆｒｏｍ?ｆｏｓｓｉｌ?ｆｕｅｌ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??２??
ＣｕｉＴ等（２０１６）研究了煤的化学结构随快速热解过程的变化，发现表１．２??中各项化学结构参数随着热解温度和热解时间的升高而升高，并对半焦化学结构??在热解过程中的变化过程作出简单的示意（图１．４）。可以看出，随着热解过程的??进行，形成的半焦结构逐渐趋向于整齐紧密的排列形式。??Ｒａｐｉｄ?Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??Ｉ?＊?．．．．．．．＂ｎ??Ｃｏａｌ??＿Ｃｂｓｒ?Ｃｇｆｋｅ??爆亀＿??图１．４快速热解过程中化学结构的变化??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ｒａｐｉｄ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??７??
【参考文献】：
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[2]燃煤工业锅炉氮氧化物污染防治技术路线[J]. 姚立英,张东国,王伟,白文娟,王红宇. 北方环境. 2012(04)
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[8]Influences of Temperature and Coal Particle Size on the Flash Pyrolysis of Coal in a Fast-entrained Bed[J]. CUI Li-jie 1,2** , LIN Wei-gang 1 and YAO Jian-zhong 1 1. Multi-phase Reaction Laboratory, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, P. R. China; 2. Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, P. R. China. Chemical Research in Chinese Universities. 2006(01)
[9]煤焦还原NO的实验研究[J]. 王世杰,陆继东,胡芝娟,黄来. 华中科技大学学报(自然科学版). 2006(01)
[10]密度泛函理论及其数值方法新进展[J]. 李震宇,贺伟,杨金龙. 化学进展. 2005(02)
博士论文
[1]煤焦-NO反应过程中氮转化机理与试验研究[D]. 信晶.华北电力大学 2015
[2]焦炭燃烧过程中氮转化机理与低NOx燃烧技术的开发[D]. 张秀霞.浙江大学 2012
硕士论文
[1]渗氮煤焦高温还原NO反应性的实验研究[D]. 程健.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3439032
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3439032.html
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