Investigation of Petroleum Coke Gasification with CO2/H2O Mixtures and S/N Removal Mechanism via ReaxFF MD Simulation

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作者
Jiazhuang Tian,Qiuyun Mao,Zihan You,Qifan Zhong
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:8 (20): 18140-18150 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsomega.3c01446
摘要

The removal of environmentally harmful S/N is crucial for utilization of high-S petroleum coke (petcoke) as fuels. Gasification of petcoke enables enhanced desulfurization and denitrification efficiency. Herein, petcoke gasification with the mixture of two effective gasifiers (CO2 and H2O) was simulated via reactive force field molecular dynamics (ReaxFF MD). The synergistic effect of the mixed agents on gas production was revealed by altering the CO2/H2O ratio. It was determined that the rise in H2O content could boost gas yield and accelerate desulfurization. Gas productivity reached 65.6% when the CO2/H2O ratio was 3:7. During the gasification, pyrolysis occurred first to facilitate the decomposition of petcoke particles and S/N removal. Desulfurization with the CO2/H2O gas mixture could be expressed as thiophene-S → S → COS → CHOS, thiophene-S → S → HS → H2S. The N-containing components experienced complicated mutual reactions before being transferred into CON, H2N, HCN, and NO. Simulating the gasification process on a molecular level is helpful in capturing the detailed S/N conversion path and reaction mechanism.

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