化学动力学-如何开展热模拟

本章节主要探讨了化石燃料的热裂解动力学，特别是煤、油页岩和沥青质的热裂解过程。探讨了煤、干酪根和沥青质的结构，对比了开放体系、半开放体系和封闭体系中模拟差异：

1. **热裂解动力学的测量方法**：介绍了在大气压力或更低压力下测量热裂解动力学的方法，包括固定床、流化床、加热网格、夹带流和自由落体反应器、加热线圈、闪光管和光源照射等。

2. **温度测量问题**：讨论了在热裂解实验中准确测量温度的重要性，以及由于温度测量不准确而导致的动力学参数冲突。强调了温度测量误差的来源，包括测量设备校准误差、样品与测量点之间的差异、样品内部的瞬态热梯度以及非等温实验中反应产物产生和检测之间的时间滞后。

3. **油母质热裂解动力学**：分析了油母质分解的动力学，包括油母质转化为沥青质、油和气体的过程。讨论了油母质分解反应的复杂性，以及实验室条件下油母质转化的活化能通常接近50 kcal/mol。

4. **油生成和顺序机理**：探讨了油生成的动力学，包括油母质直接生成油的过程，以及油和沥青质的共存。指出了顺序反应机理（油母质 → 沥青质 → 油）的不足，并提出了更复杂的模型来同时匹配沥青质、油和气体的生成。

5. **热裂解温度对油产量和性质的影响**：研究了热裂解温度对油产量和性质的影响，包括油的挥发性对活化能的影响，以及油产量随加热速率变化的sigmoidal函数关系。

6. **通过程序控制微热裂解研究化石燃料动力学**：讨论了使用程序控制微热裂解技术来研究油页岩、油母质和煤的化学动力学。强调了氢碳生成动力学依赖于油母质类型和成熟度，以及气体生成动力学比油-沥青质动力学的范围更广。

7. **全球动力学模型**：讨论了适用于I型和II型有机物的全球动力学模型，包括主要活化能和活化能分布如何依赖于油母质组成。

8. **测量问题和全球动力学模型的比较**：比较了不同实验室和不同仪器可能给出的不同动力学参数，以及这些差异可能由于温度校准问题或其他因素造成。

本章节提供了对化石燃料热裂解动力学的深入理解，包括实验方法、数据分析和模型建立，以及这些动力学参数如何受到样品特性和实验条件的影响。

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