使用FTT锥形量热仪对烟煤和烟煤-[Bmim] [NO3] (1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐)混合物进行燃烧性能测试,并结合分子反应动力学方法(ReaxFF)分析1200 K,1600 K,1800 K和2200 K四个温度条件下[Bmim] [NO3]与煤的化学反应过程.实验结果表明:[Bmim] [NO3]的添加会使体系达到热释放速率(HRR)峰值的时间提前,即促进烟煤的氧化燃烧反应.模拟结果表明:当模拟温度为1200 K时,仅产生了少量H2O和NO2;当模拟温度升高至1600K时,开始产生小分子烷烃、CO和CO2,但数目较少且产生时间延后;当模拟温度继续升高至1800 K时,开始产生少量的H2等气体无机物,CO与CO2的数目较1600K时增加一倍,且初次出现时间提前约100 ps;当模拟温度为2200 K时,反应物中的N元素转化为NH3和HCN,CO数目继续增加,CO2数目逐渐降低.总体来看,温度较低时反应过程主要受[NO3]影响,[NO3]通过与煤分子中羧基反应使煤分子脱氢形成得电子结构,从而易于发生分解反应;当温度继续升高,[Bmim]+开始显著参与反应过程,[Bmim]+热解产生的自由基与煤分子发生反应,生成大量NH3和HCN,从而会对人体和环境造成危害.

烟煤;煤自燃;离子液体;反应力场;分子动力学;反应机理

王兰云;刘真;徐永亮;李瑶;王燕

河南理工大学安全科学与工程学院,454003河南焦作;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,454003河南焦作;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,454000河南焦作

煤炭转化

[1]王兰云;刘真;徐永亮;李瑶;王燕-.基于反应分子动力学的1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐与煤反应机理研究)[J].煤炭转化,2022(02):9-20

1600K

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