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CaO催化PE热解及H2O对催化过程影响的ReaxFF MD研究与机理分析

ReaxFF MD study on the pyrolysis of PE catalyzed by CaO and the effect of H2O on the catalytic process and mechanism analysis

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结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法和自行开发的全自动ReaxFF反应机理分析软件(automatic reaction mechanism analyzer,AutoRMA)深入探究了CaO催化聚乙烯(PE)热解及H2O对催化过程的影响,通过热解产物分析、热解过程反应路径追踪和C―C键及C―H键时序变化分析来揭示反应机理.结果显示,CaO作为催化剂提高了PE的热解反应速率,有效降低了PE热解过程中C―C键和C―H键断裂的活化能,使其分别从316.88 kJ/mol和430.13 kJ/mol降低到22.24 kJ/mol和30.87 kJ/mol,并促进了PE向轻质油和气体分子的转化;CaO对自由基和碳链上的非饱和碳原子的吸附及解离可以有效促进PE的热解;但H2O存在时由于其自身与CaO结合会抑制CaO的催化作用,同时H2O主要通过取代反应以羟基的形式存在于烃类产品中,水分含量(质量分数)为PE的50％时导致10％的油品中含有氧元素,降低产品质量,也会导致液相产品中存在大量的水分,因此应避免热解的废PE携带水分.研究表明,ReaxFF MD结合AutoRMA有助于对PE等聚合物催化热解机理的深入理解,进而优化反应体系.

贺兴处、陈德珍、梅振飞、阿迪力·巴吐尔、安青

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同济大学热能与环境工程研究所,上海200092

热解 聚乙烯 催化 ReaxFF AutoRMA 动力学

5177614120230712900

2021

10.11949/0438-1157.20210244

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2021.72(9)
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