ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ МОДЕЛЬНЫХ ПЛАМЕНАХ АЛИФАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
Н. Хансен1, Д. А. Миллер2, С. Д. Клиппенстейн2, Ф. Р. Вестморлэнд3, К. Косе-хГ«ингхаус4
1 Национальная лаборатория Сандия
2 Отдел химических наук и технологий, Аргонская национальная лаборатория
3 Факультет химической и биомолекулярной технологии, Университет штата Северная Каролина
4 Отделение химии, Университет Билефельда
nhansen@sandia.gov
Ключевые слова: образование полициклических ароматических углеводородов и сажи, резонансно-стабилизированные свободные радикалы, пламена углеводородов, идентификация соединений в пламени, молекулярно-пучковая масс-спектрометрия, фотоионизация вакуумным ультрафиолетом
Страницы: 17-26
Аннотация
Обсуждаются ранее проведенные экспериментальные и численные исследования, направленные на установление механизма образования малых ароматических соединений, которые являются потенциальными предшественниками полициклических ароматических углеводородов и сажи. В частности, изучены предварительно перемешанные пламена, стабилизированные на плоской горелке при пониженном давлении ≈15÷30 Торр, с целью выявления основных химических путей образования ароматических соединений в пламенах малых углеводородов C3-C6. Методом зондовой молекулярно-пучковой времяпролетной масс-спектрометрии исследованы пламена аллена, пропина, 1,3-бутадиена, циклопентена и изомеров C6H12: 1-гексена, циклогексана, метилциклопентана и 3,3-диметил-1-бутена. Экспериментальные данные по идентификации отдельных изомеров и результаты детального численного моделирования позволили установить основные пути распада горючего, влияние структуры молекулы горючего на образование ароматических соединений и их предполагаемых предшественников. Особое внимание уделено исследованию роли резонансно-стабилизированных свободных радикалов в пламенах топлив, имеющих различную молекулярную структуру. Несмотря на то, что пропаргильные и аллильные радикалы играют главную роль в образовании ароматических соединений в пламенах показано, что в горение 1,3-бутадиена, 3,3-диметил-1-бутена и метилциклопентана вносят также вклад реакции с участием других резонансно-стабилизированных радикалов, таких как i-C4H5 и C5H5. Процесс дегидрирования горючего является важным шагом на пути образования бензола в пламени циклогексана, а также, возможно, в пламени метилциклопентана.
|
