CO2/N2稀释对H2/CH4层流火焰传播特性的影响

利用本生灯-纹影系统实验研究含有CO₂，N₂的掺氢天然气层流预混火焰传播速度，并应用GRI-3.0机理模拟计算不同组分预混燃气绝热火焰温度、敏感性系数及重要自由基浓度等，详细讨论CO₂，N₂的稀释效应.研究表明，GRI-3.0机理能较好地预测掺氢天然气层流预混火焰传播速度；CO₂，N₂稀释组分会显著抑制掺氢天然气层流预混火焰速度及其绝热火焰温度；与N₂相比，CO₂不仅具有较强的热力学效应，且随着CO₂稀释比的增加，火焰中重要自由基H浓度显著减少，抑制氧化反应H+O₂O+OH对燃烧的主导促进效应，使预混燃料的层流火焰传播速度显著降低.     

祁连山玉石沟橄榄岩中非生物成因甲烷‒石墨流体包裹体及其形成条件

研究北祁连造山带玉石沟橄榄岩中富甲烷流体包裹体。激光拉曼光谱原位分析结果显示, 这些流体包裹体主要由液态或气态 CH₄+C(石墨)组成, 次要成分为N₂, H₂O, C₂H₆和C₃H₈, 代表还原性的C-H流体形式。根据石墨的拉曼特征谱峰, 利用石墨化碳质拉曼光谱(RSCM)温度计计算石墨形成温度, 结果指示石墨在流体中沉淀的最低温度介于430~590°C之间, 表明CH₄+C是非生物成因的, 并形成于地幔环境。     

甲烷/空气燃烧NOx排放数值模型对比

为明确不同NO_x数值模型对甲烷/空气燃烧NO_x生成特性的适用性和差异性，以射流扩散火焰、旋流预混火焰、燃气轮机燃烧室为研究对象，分析了NO_x后处理模型法、解耦详细反应机理法和附加NO_x输运方程法对甲烷/空气燃烧NO_x生成特性模拟的适用性和差异性。结果表明：火焰后方N₂O的生成量较少，NO₂的生成量极少，NO含量占总NO_x的95.00%以上；NO_x后处理模型法可准确模拟火焰附近的NO_x生成位置和火焰后方的NO_x生成速率，但该模型低估了火焰位置的NO_x生成量和生成速率，并且不能再现火焰锋面附近N₂O浓度先升高后下降的变化规律；附加NO_x输运方程法对火焰锋面处的NO_x生成位置、生成量和生成速率的计算精度最高，但该模型低估了火焰锋面后方的NO_x生成...     

气氛对柴油机碳烟热老化及其理化特性的影响

为深入探讨不同气氛下的热老化对碳烟表面各类官能团以及碳烟氧化特性的影响,首先,对柴油机碳烟进行热老化预处理;其次,通过热重试验和化学反应动力学计算分析不同热老化后碳烟的氧化特征;最后,通过傅里叶红外光谱分析和X-射线光电子能谱研究不同热老化后碳烟表面官能团分布规律和元素组成。结果表明,热老化后碳烟起燃温度和活化能明显增加,其中O₂/NO₂/N₂气氛中热老化的碳烟起燃温度和活化能最低,分别为842.15 K和165.29 kJ·mol^-1;热老化后碳烟表面碳氢官能团的支链化程度和含量下降,NO₂参与热老化的碳烟表面碳氢官能团相对含量最高;热老化后的碳烟表面O元素含量下降,在O₂/NO₂/N₂气氛下热老化的碳烟O/C摩尔比值最高为0.15;热老化后碳烟碳原子杂化程度降低且表面—C—OH和—C＝O官能团含量均有所降低,热老化气氛中依次加入O₂和NO₂后的—C—OH官能团含量分...     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

一氧化碳掺混对甲烷火焰碳烟生成特性的影响

文章采用化学动力学模型模拟了甲烷对冲火焰中掺CO对碳烟生成的影响,在数值模拟中引入假想一氧化碳(fiction CO,FCO)得到了将稀释效应区分后CO的化学效应。计算结果表明:在甲烷燃料中掺CO和FCO都会由于稀释效应导致碳烟生成量单调减少。但是,与掺FCO的工况对比发现,CO对碳烟生成的化学效应通过抑制反应C_2H_2+O=CH_2+CO正向发生减少C_2H_2的消耗,进而促进碳烟表面质量生长,最终促进碳烟生成。在氧化剂中掺CO会导致碳烟生成量出现先增加后减少的非单调变化。掺少量CO会促进反应CO+OH=CO_2+H正向进行增加H摩尔分数,进而促进燃料裂解最终促进碳烟生成;但是掺过量CO时,CO很快就会在氧化剂端喷嘴处反应,反而会使碳烟区域的H摩尔分数降低,从而降低碳烟表面生长速率。此外,CO会生成大量CO_2抑制碳烟生成。     

超临界水甲烷制氢的分子动力学研究

煤-超临界水气化过程中重要中间产物挥发分的反应机理尚未明晰,采用反应分子动力学方法对重要挥发分组分甲烷(_CH4)在超临界水氛围的反应机理及制氢机制进行了探究。系统比较了反应模拟时间和燃料分子规模对目标反应体系关键组分数时程和重要反应通道占比的影响,量化分析了反应温度、反应压力、_CH4质量分数对超临界水相反应中CH₄消耗路径和H₂生成反应的影响规律。仿真结果表明,CH₄在超临界水中氧化可转化为H₂、CO及少量C基中间体,H₂O+—H→—OH+H₂是贡献H₂生成的主导反应,反应过程中—OH自由基和—H原子的相对数量显著影响H₂产量。降低反应温度和压力对CH₄主要氧化路径影响较小,但H₂净产量增加;降低CH₄质量分数,_H2净产量先增加后减少,存在“最佳质量分数”。研究结果可为优化煤-超临界...     

氢迁移诱导碳氢分子碎裂动力学研究进展

氢迁移反应是最基本、最重要的化学反应之一，它的发生可诱发碳氢分子产生特殊的碎裂通道，表现出独特的动力学特征。近些年来，随着实验技术以及理论手段的发展，对碳氢分子解离中氢迁移过程背后微观物理机制的理解逐步深化完善。本文以参与碳氢分子解离的氢迁移过程为综述对象，简要介绍了研究氢迁移动力学的实验和理论方法，总结了当前对C₂H₂、C₂H₄以及C₂H₆等碳氢分子解离产生碳碳键对称/非对称断裂通道和H⁺₃离子形成通道的机制的认识，并对后续研究内容作出展望。     

CH3ONO与OH自由基的反应机理及动力学研究

采用Gaussian 09程序,在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//M06-2X/6-311+G(2df,2p)理论水平下模拟了CH₃ONO+OH自由基的反应机理,并计算了各通道的反应速率常数。结果表明,CH₃ONO与OH自由基反应共有六条反应路径,其中有四条反应路径分两步反应完成。从反应势垒来看,cis-CH₃ONO+OH自由基反应比trans-CH₃ONO+OH自由基反应更容易在大气中反应,而且氢提取路径优于OH自由基加成路径。在298 K时H提取路径和OH自由基加成路径的反应速率常数比为k_H/k_OH=218.68,氢提取机制是CH₃ONO与OH自由基反应的主要机制,反应主产物为CH₂O、NO和H₂O。     

高通量计算筛选分离乙烷/乙烯的金属有机框架材料

乙烯属于具有高附加值的化工产品之一,从乙烷蒸汽裂解产生乙烯后的混合气体中分离乙烯具有重要的应用,筛选用于C₂H₆/C₂H₄吸附分离的高性能金属有机骨架(MOF)材料迫在眉睫.通过先前文献报道从CoRE MOFs(2019)数据库中得出的重要结构吸附性质关系(SAPR),随后用于在G-MOFs和hMOFs数据库中筛选高性能MOFs.综合考虑热稳定性和吸附剂性能评分(APS),筛选出6种有希望用于C₂H₆/C₂H₄分离的MOFs,其中C₂H₆吸附量均大于1.05 mmol/g,选择性均大于1.99,其性能优于大多数文献报道的框架.研究发现这些MOFs对C₂H₆,C₂H₄的吸附等温线属于I型曲线,C₂H₆/C₂H_4...     

二甲醚层流预混火焰试验及数值模拟

为了研究层流预混火焰中二甲醚的氧化分解路径,利用同步辐射真空紫外光电离及分子束取样质谱技术,测量了二甲醚浓燃火焰主要物种及主要中间物种的摩尔分数空间分布曲线。基于典型的二甲醚燃烧化学反应机理和CHEMKIN化学反应动力学模拟软件,对相同条件的一维平面火焰进行了数值模拟,结合试验及数值模拟结果对二甲醚的氧化分解路径进行了分析。研究结果表明:甲醛和甲基是二甲醚燃烧过程中最主要的C1中间物种,乙烯和乙炔是主要C2中间物种;浓燃条件下,二甲醚主要通过脱氢反应消耗,使二甲醚产生脱氢反应的最主要的原子是H,其次是OH、CH3和O;二甲醚的脱氢产物甲氧基甲基极不稳定,在火焰中一经生成马上就被消耗掉,试验中没有观测到它的存在;CH2O脱氢生成HCO,HCO脱氢生成CO,CO再被OH氧化成CO2;反应CO+OHCO2+H是火焰后期生成CO2的主要方式。     

飞秒激光作用下RDX/HTPB混合炸药界面反应的分子动力学模拟

为研究混合炸药在飞秒激光作用下界面上的反应特征,构建了RDX/HTPB混合炸药体系的计算模型,基于ReaxFF-lg反应力场,对其在飞秒激光作用下的响应过程进行了反应分子动力学模拟,分析了计算体系的温度、密度变化以及界面上的化学反应特征.结果表明：从HTPB和RDX两端加载激光能量时,RDX/HTPB体系界面上没有明显的温度突变,温度呈现平稳过渡的变化趋势.激光能量越高,HTPB和RDX反应越剧烈,在界面上HTPB分解产生的H或C原子与RDX分解的小分子产物发生化学反应,生成了CO、C₃O、C₂O₂、C₂HO、NH₂、NH₃等中间产物和H₂O、CO₂、H₂等终态产物;激光能量较低时,RDX和HTPB各自反应不充分,RDX区域仍有大量未分解的环状分子存在,HTPB区域主要是长碳链形式的大分子,两者界面区域分解产物间发生的反应较少.     

钐对SmxMn0.3?xTi催化剂NH3选择性催化还原NOx过程中N2选择性的影响

本文研究了Sm对Mn基催化剂NH₃选择性催化还原NO的改善作用。采用共沉淀法制备了一系列Sm_xMn_0.3?xTi催化剂(x = 0, 0.1, 0.15, 0.2和0.3)。活性测试表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂在180?300°C条件下,NO转化率达100%,N₂选择性达87%以上。表征结果表明,Mn基催化剂中添加Sm,抑制了TiO₂和Mn₂O₃相的结晶,提高了比表面积和酸性,其中Sm改性催化剂的比表面积从152.2增加至241.7 m2·g?1。这些作用有利于提高催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti的Sm3+/Sm和O_β/O的相对原子比分别为76.77at%和44.11at%,添加Sm增加了表面吸附氧(O_β),降低了Mn4+的表面浓度;程序升温还原H₂(H₂-TPR)结果表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂还原温度提高,H₂消耗量降低至0.3 mmol?g?1。Sm的引入降低了催化剂Mn4+表面浓度,使得该催化剂氧化还原性能降低,进一步抑制NH₃氧化和非选择性催化还原反应生成N₂O,从而提高了催化剂的N₂选择性。原位漫反射红外傅立叶变换光谱(DRIFTs)表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的NH₃-SCR反应主要遵循Eley?Rideal机制。Sm掺杂增加了Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的表面吸附氧(O_β),降低了氧化还原性能,提高了Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的NO转化率和N₂选择性。     

金属有机框架材料MIL-126(Fe)对C3H8/C3H6反转吸附分离性能研究

【目的】丙烯(C₃H₆)是一种重要的烯烃原料，在实际生产中去除其中的丙烷(C₃H₈)杂质非常重要。金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)对于C₃H₆和C₃H₈的分离纯化有着极大的前景，其中C₃H₈选择性吸附剂可一步获得高纯C₃H₆产物，有着极高的工业价值。MIL-126(Fe)由于富含的低极性苯环提供了密集的电负性结合位点，对于烷烃的优先吸附有很大潜力。【方法】采用溶剂热法合成了MIL-126(Fe),对其稳定性及C₃H₈/C₃H₆吸附分离性能进行了研究。【结果】MIL-126(Fe)有优异的稳定性；298 K和1 bar下C₃H₈吸附量为185.37 c...     

dπ-pπ共轭对分子电子输运性质影响的理论研究

[目的]探究Ⅳ主族的C、Si、Ge等原子与不同离域基团形成的dπ-pπ共轭对相应分子体系电子输运性质的影响.[方法]采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT-NEGF)方法探究了含Ⅳ主族元素(C、Si、Ge)的三类分子：四乙基烷烃分子(C₉H₂₀S₂、SiC₈H₂₀S₂、GeC₈H₂₀S₂),四乙炔基烷烃分子(C₉H₄S₂、SiC₈H₄S₂、GeC₈H₄S₂),四苯基烷烃分子(C₂₅H₂₀S₂、SiC₂₄H₂₀S₂、GeC₂₄H_20<...     

丙烯/丙烷在分子筛上吸附热力学的Monte Carlo模拟

运用Monte Carlo方法，模拟了300 K、101 kPa条件下丙烯(C₃H₆)和丙烷(C₃H₈)单组分以及二元混合组分气体在DD3R、ITQ-32、Si-CHA、Si-SAS、ITQ-12和ITQ-3共6种纯硅分子筛上的吸附过程。Si-CHA和Si-SAS分子筛对C₃H₆和C₃H₈单组分气体的吸附量较大。6种分子筛在300 K时的吸附等温线均属于Ⅰ类Dubinin-Radushkevich(D-R)型，揭示了吸附质在微孔内发生体积填充的过程，Si-SAS分子筛对C₃H₆的吸附量随温度升高而降低。Si-SAS分子筛对C₃H₆/C₃H₈二元混合物的C₃H₆吸附量为2.26 mmol/g,选择性为3.94,是分离二者的最佳吸附剂，进一步发...     

基于OH-PLIF技术的合成气燃烧速度

为了解合成气燃烧特性,采用高精度光学测量技术PLIF,研究了不同生物质气化合成气在不同当量比下的燃烧火焰结构、OH基浓度以及火焰传播速度。采用CHEMKIN软件模拟计算了相同工况下合成气火焰传播速度,对引起温度变化和OH基浓度变化的原因进行了化学动力学分析。研究结果表明,合成气中CO含量的增加会使火焰整体结构变小,但对内焰影响程度不大,而H2含量的增加会增大火焰的传播速度。合成气燃烧过程中主要影响OH基生成的是R36:CO+OH=CO_2+H、R43:H+O2+M=HO_2+M和R45:H+HO_2=2OH这3个基元反应。     

CO2/HCs混合物宽区域黏度模型的热力学研究

 基于Vesovic-Wakeham理论,建立CO₂/HCs二元混合物黏度预测模型,对CO₂/CH₄,CO₂/C₂H₆,CO₂/C₃H₈,CO₂/n-C₄H₁₀和CO₂/iso-C₄H₁₀这5种重要CO₂/HCs二元体系的黏度进行了预测,温度范围为273.15～973.15 K,压力范围为0.1～200 MPa,最大黏度预测值达140 μPa·s。与大量文献实验数据的比较表明,所预测的黏度计算值具有较高的精度,可以满足工程应用的实际要求。     

Rh1-ZSM-5分子筛催化乙烷选择性氧化反应的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对单核铑负载的沸石催化剂(Rh₁-ZSM-5)上铑活性氧(Rh-oxo)物种与CO和H₂O的吸附行为及其催化的乙烷氧化反应进行理论研究.结果表明:CO和H₂O可共吸附在Rh-oxo物种形成四配位铑配合物Rh(O)(CO)(H₂O);与Rh-oxo物种催化甲烷氧化不同,在乙烷的选择性氧化反应中,羰基化产物丙酸的生成在热力学和动力学上均是不利的,反应产物是以乙醇为主的C₂氧化产物.     

卤键驱动的三元/四元大环自组装的研究

使用混合密度泛函PBE1PBE方法,在DGDZVP和DGDZVP-pp基组水平上研究了卤键驱动的(C₃H₂NI)_n,(C₅H₂NI)_n,(C₅H₄NI)_n,(C₇H₄NI)_n(n=3,4)进行自组装的结构与性质.结果表明:每个单体分子中静电势的极大值均位于碘原子处,静电势的极小值均位于氮原子处;增长碳链长度、增加自组装分子的个数可以使卤键的键长变短,键角更加趋近于180°,从而使卤键的强度增加,所形成的复合物更加稳定;溶剂的极性越大,复合物相对越不稳定;电子密度拓扑分析显示N…I之间所形成的卤键属于闭壳层的非共价相互作用.