油頁巖是由內嵌有機質和礦物質組成的沉積巖。以其資源儲量豐富,經(jīng)濟性和利用可行性等有點被列為21世紀煤炭和石油的重要補充能源。油頁巖干餾熱解過程中發(fā)生了復雜的化學變化,應用傳統(tǒng)的實驗技術方法研究油頁巖的具體的熱解機理是非常艱難。因此,必須對油頁巖干酪根的熱解機理進行更深層次的模擬研究。本文主要應用分子模擬中的密度泛函理論研究干酪根微觀分子結構對不可凝氣體形成機理的影響。以五個地區(qū)（美國綠茵河,愛沙尼亞,中國樺甸、龍口和窯街）的干酪根模型化合物為基礎,分別選取了含甲基以及含氧官能團的干酪根結構單元,依據(jù)選取的結構單元進行反應路徑的設計找到中間體和產(chǎn)物。根據(jù)文獻的鍵離解焓和模擬的計算值進行對比,驗證研究方法的合理性和可靠性。結果表明,通過分子模擬來研究油頁巖干酪根的熱解機理是可行的。應用MS（Materials Studio 2017）軟件對干酪根熱解形成CH₄過程涉及到的11種反應物設計的18種反應路徑包含的所有反應物、中間體和產(chǎn)物進行了三維幾何結構的構建。應用量子化學中的密度泛函理論對構建的幾何結構進行幾何優(yōu)化、鍵長、鍵級的計算,得到最優(yōu)幾何結構。應用基于密度泛函進... 

【文章來源】：東北電力大學吉林省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的背景及意義
        1.1.1 能源現(xiàn)狀
        1.1.2 油頁巖簡介
    1.2 本課題的國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內油頁巖研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外油頁巖研究現(xiàn)狀
    1.3 研究的理論基礎
        1.3.1 量子化學計算
        1.3.2 密度泛函理論
    1.4 課題主要的研究內容
第2章 計算方法和模型化合物的選擇
    2.1 量化計算軟件
        2.1.1 Materials Studio軟件
        2.1.2 Dmol~3模塊
    2.2 分子模擬過程參數(shù)設置
        2.2.1 幾何結構優(yōu)化的參數(shù)設置
        2.2.2 過渡態(tài)搜索的參數(shù)設置
    2.3 實驗與計算值的驗證
    2.4 模型化合物的選擇
        2.4.1 不同地區(qū)的干酪根模型化合物
        2.4.2 含甲基干酪根結構單元的選擇
        2.4.3 含氧官能團的干酪根結構單元的選擇
    2.5 本章小結
第3章 干酪根分子結構對CH_4形成的影響
    3.1 甲烷形成過程反應路徑的設計
    3.2 反應物、中間體、產(chǎn)物和過渡態(tài)的優(yōu)化幾何構型
    3.3 油頁巖干酪根熱解過程中CH_4形成機理
        3.3.1 單環(huán)芳香烴熱解過程中CH_4的形成機理
        3.3.2 多環(huán)芳香烴熱解過程中CH_4的形成機理
        3.3.3 脂肪烴熱解過程中CH_4的形成機理
    3.4 油頁巖干酪根熱解過程CH_4形成機理的熱力學分析
    3.5 油頁巖干酪根熱解過程CH_4形成機理的動力學分析
    3.6 本章小結
第4章 干酪根分子結構對CO形成機理的影響
    4.1 干酪根熱解過程中CO形成過程反應路徑的設計
    4.2 反應物、中間體、產(chǎn)物和過渡態(tài)的優(yōu)化幾何構型
    4.3 油頁巖干酪根熱解過程中CO形成機理
        4.3.1 苯及其衍生物熱解過程中CO形成機理
        4.3.2 干酪根二聚體熱解過程CO的形成機理
        4.3.3 多環(huán)結構熱解過程CO的形成機理
        4.3.4 脂肪烴熱解過程CO的形成機理
    4.4 油頁巖干酪根熱解過程CO形成機理的熱力學分析
    4.5 油頁巖干酪根熱解過程CO形成機理的動力學分析
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
附錄
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]油頁巖綜合利用技術的研究進展[J]. 張磊,韓向新,王忠存,姜秀民.  中國礦業(yè). 2012(09)
[2]苯甲酸和苯甲醛熱解機理的量子化學研究[J]. 凌麗霞,趙俐娟,章日光,王寶俊.  化工學報. 2009(05)
[3]窯街油頁巖熱解動力學研究[J]. 薛華慶,李術元,齊永麗,鄭德溫,方朝合.  內蒙古石油化工. 2009(02)
[4]非常規(guī)能源油頁巖開發(fā)利用的研究進展[J]. 郭永剛,許修強,王紅巖,鄭德溫,張一舸,侯慶賀.  江蘇化工. 2008(02)
[5]煤熱解過程中氣態(tài)產(chǎn)物分布的研究[J]. 趙麗紅,郭慧卿,馬青蘭.  煤炭轉化. 2007(01)
[6]密度泛函理論及其數(shù)值方法新進展[J]. 李震宇,賀偉,楊金龍.  化學進展. 2005(02)
[7]煤顯微組分分子結構模型的量子化學研究[J]. 孫慶雷,李文,陳皓侃,李保慶.  燃料化學學報. 2004(03)
[8]樺甸油頁巖熱解特性的研究[J]. 于海龍,姜秀民.  燃料化學學報. 2001(05)
[9]煤大分子結構的量子化學研究[J]. 侯新娟,楊建麗,李永旺.  燃料化學學報. 1999(S1)

博士論文
[1]雜原子類煤結構模型化合物的熱解及含硫化合物脫除的量子化學研究[D]. 凌麗霞.太原理工大學 2010
[2]神東煤鏡質組結構模型的構建及其熱解甲烷生成機理的分子模擬[D]. 賈建波.太原理工大學 2010

碩士論文
[1]油頁巖中干酪根的提取與結構構建及反應性研究[D]. 汪迪.東北電力大學 2016



本文編號：3174390