FeCa氧化物对煤热解生成HCN的影响机理
李经宽1
叶磊1
杨本军1
赵志承1
吴娇1
郭聪秀1
孟江涛2
王彦霖1
1.山西大学电力与建筑学院,山西 太原 0300062.山西大学资源与环境工程研究所,山西 太原 030006
摘要：Fe2O3 和CaO是煤中主要的金属氧化物,对煤热解过程中NOx前驱体-HCN生成有一定影响.为了揭示Fe2O3 和CaO对煤热解过程中HCN生成的作用机理,采用吡咯作为煤的含氮模型化合物,运用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),通过分子模拟手段,研究了吡咯热解生成HCN的不同反应路径,以及Fe2O3 和CaO在不同反应路径下对吡咯热解生成HCN的影响机理.结果表明,吡咯单独热解生成HCN的最佳路径为:H原子从pyrrole-N的间位迁移到邻位,然后 pyrrole-N与邻位 C断开,发生开环反应,最后 pyrrole-N上的 H原子迁移到邻位 C上,C—C键断开;该路径的决速步为内部H转移反应,相比其他路径,其活化能最小(2.54 eV).在Fe2O3 和CaO的作用下,吡咯热解生成HCN的最佳反应路径为:pyrrole-N与邻位C断开,使环打开,其H原子迁移到邻位C上,最后pyrrole-N邻位C与间位断开;该路径的决速步分别为开环反应(Fe2O3)和内部H转移反应(CaO),相比其他路径,该路径决速步的活化能最低,分别为3.44 eV(Fe2O3)和 1.69 eV(CaO).Fe2O3 作用下,不同反应路径下决速步的活化能均增大,即Fe2O3 抑制了HCN的生成.CaO对不同路径表现出来不同的作用(抑制或促进),在CaO作用下的最优路径中,决速步的活化能降至 1.69 eV,即CaO催化了HCN的生成.同一反应路径下,CaO比Fe2O3 对吡咯热解生成HCN的催化作用更显著,HCN形成更快.
关键词：Fe2O3CaO吡咯密度泛函理论热解机理HCN
分类号：TQ530(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：山西省高等学校科技创新计划资助项目(2023L007)中央引导地方科技发展资金资助项目(YDZJSX2024B001)山西省基础研究计划资助项目(202403021212145)
论文发表日期：2025-09-27
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 4516-4525 )
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