煤中有机硫热解析出机理的量子化学研究

论文摘要

煤燃烧产生了SO2等大气污染物,导致我国空气污染日益严重。有效地控制燃煤过程中硫排放是辽宁省自然科学基金项目“工业链条炉高温脱硫新技术20042174”的重要内容,煤中硫分的析出规律是研究控制煤中硫排放的基础,对燃煤脱硫技术尤其重要。本文以量子化学理论以及有机反应理论为基础,将量子化学计算应用于煤中有机硫热解的研究之中,希望能为煤的热解高效脱硫技术奠定理论基础。本文选取二甲基二硫醚和噻吩模型化合物作为研究对象。运用Gaussian 03量子化学计算软件,采用密度泛函的B3LYP方法,在6-31G（d）基组水平上,对非噻吩型有机硫二甲基二硫醚以键的Mulliken重叠布居数为判据,得到二甲基二硫醚中S-S键强度较弱,是热解引发键,最终裂解产物为甲基和H2S;对噻吩型有机硫在热解过程中可能产生的两类噻吩自由基,通过过渡态理论进行计算。噻吩自由基中的C-S键强度较弱,是环裂的引发键,生成直链含硫自由基,最终裂解产物为乙炔和H2S。并且计算了三种模型化合物热解时的活化能,可知它们的热稳定性为:噻吩C自由基>噻吩B自由基>二甲基二硫醚。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 能源现状和硫污染现状
• 1.1.1 能源现状
• 1.1.2 二氧化硫的污染现状及其危害
• 1.1.3 控制二氧化硫排放的标准与政策
• 2 生成机理'>1.2 煤中硫的分类与 SO₂生成机理
• 1.2.1 煤中硫的赋存形态
• 2 的机理'>1.2.2 煤中硫生成 SO₂的机理
• 1.3 煤燃烧过程中硫分析出规律的研究现状与存在问题
• 1.3.1 煤中含硫组分中硫的析出规律研究现状
• 1.3.2 煤粉燃烧过程中硫分析出规律的研究现状
• 1.3.3 不同类型燃煤锅炉硫分析出研究现状
• 1.3.4 燃煤硫分析出规律的研究存在的主要问题
• 1.4 煤热解的研究现状与存在问题
• 1.4.1 煤热解过程的研究现状
• 1.4.2 煤热解过程中硫分转化规律的研究现状
• 1.4.3 煤热解过程中硫分迁徙规律的研究现状
• 1.4.4 煤的热解研究存在的问题
• 1.5 量子化学的研究现状与发展趋势
• 1.5.1 量子化学发展史
• 1.5.2 量子化学的研究现状
• 1.5.3 量子化学发展战略
• 1.6 课题的提出和主要研究内容
• 1.6.1 选题依据
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.6.3 本文的特点
• 2 量子化学的基本理论和研究方法
• 2.1 量子化学计算的基础
• 2.2 量子化学计算的方法
• 2.2.1 分子力学方法
• 2.2.2 电子结构理论
• 2.3 布居数分析
• 2.4 振动频率的计算
• 2.4.1 转动能量
• 2.4.2 振动能量及量子化处理
• 2.5 反应过渡态理论
• 2.5.1 过渡态理论简介
• 2.5.2 过渡态计算方法
• 2.6 化学反应路径— IRC近似
• 2.7 本章小结
• 3 非噻吩类有机硫—二甲基二硫醚热解析出机理的量子化学研究
• 3.1 非噻吩类有机硫模型化合物选择
• 3.1.1 煤的大分子结构研究
• 3.1.2 模型化合物选择
• 3.2 计算软件和计算基组选择
• 3.2.1 Gaussion03 程序简介
• 3.2.2 Gaussview 简介
• 3.2.3 计算方法及基组选择
• 3.3 二甲基二硫醚热解析出机理的量子化学计算
• 3.3.1 计算过程设计
• 3.3.2 计算过程
• 3.3.3 反应的活化能
• 3.4 本章小结
• 4 噻吩类有机硫—噻吩热解析出机理的量子化学研究
• 4.1 噻吩类模型化合物选择与基组选择
• 4.1.1 噻吩类模型化合物选择
• 4.1.2 计算基组选择
• 4.2 噻吩热解析出机理的量子化学计算
• 4.2.1 计算过程设计
• 4.2.2 计算过程
• 4.2.3 反应的活化能
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学位论文及科研成果