ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 23, 2018, No. 4.

REAXFF МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ОКТАДЕКАНА

Вестник Башкирского университета. 2018. Том 23. №4. С. 1011-1017.
Download
  • © Р. Х. Шаяхметова

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © Э. М. Хамитов

    Уфимский институт химии УФИЦ РАН

    Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71

  • © А. Г. Мустафин

    Башкирский государственный университет; Уфимский институт химии УФИЦ РАН

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32; Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71

Добавление 2-этилгексаноата никеля к мазуту и вакуумному газойлю при термокаталитических процессах приводит к изменению характера деструктивных процессов, что обусловлено образованием наночастиц никеля размером 80 нм в углеводородной среде. В настоящей работе проведено изучение термического разложения октадекана в рамках молекулярной динамики с потенциалом ReaxFF. С целью подбора оптимальных условий для моделирования каталитического крекинга компонентов тяжелой нефтяной фракции в присутствии наночастиц никеля с силовыми полями Ni/C/H. По результатам мономолекулярной деструкции, показано, что значение энергии активации реакции инициирования соответствует разрыву связи С-С в алканах. Определены пути деструкции октадекана при моделировании 10 молекул в боксе с периодическими граничными условиями. Показано, что оптимальная температура моделирования находится в диапазоне 2273-2773 K. Полученные данные будут полезны при моделировании деструкции октадекана в присутствии нанокластеров никеля.

Ключевые слова:

  • молекулярная динамика
  • ReaxFF
  • октадекан
  • термический крекинг
  • моделирование
  • molecular dynamics
  • ReaxFF
  • cracking
  • octadecane
  • modeling

ЛИТЕРАТУРА

  1. Мустафин И. А., Абдуллин М. Ф., Судакова О. М., Мустафин А. Г., Галиахметов Р. Н., Валинурова Э. Р. Деструктивное превращение газойля в присутствии наноразмерного катализатора на основе никеля // Нефтехимия. 2018. T. 58, №3. C. 275-281.
  2. Мустафин И. А., Боков Л. Е., Галиахметов Р. Н., Судакова О. М., Ганцев А. В. Образование ультрадисперсной суспензии никеля и цинка в промышленном вакуумном газойле // Башкирский химический журнал. 2017. T. 24, №1. C. 82-87.
  3. Хаджиев С. Н., Кадиев Х. М., Кадиева М. Х. Синтез и свойства наноразмерных систем - эффективных катализаторов гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья // Нефтехимия. 2014. T. 54, №5. C. 327-351.
  4. Ultrasound-Assisted Modification of Zeolite Catalyst for Dimethyl Ether Conversion to Olefins with Magnesium Compounds. / E. Kolesnikova E., K. Obukhova T., V. Kolesnichenko N., N. Bondarenko G., V. Arapova O., N. Khadzhiev S., 2018. Р. 863-868.
  5. Khadzhiev S. N. Nanoheterogeneous catalysis: A new sector of nanotechnologies in chemistry and petroleum chemistry (A review) // Petroleum Chemistry. 2011. Vol. 51, No 1. P. 1-15.
  6. Applications of Nanocatalyst in New Era. / Chaturvedi S., Dave P., Shah N. K., 2012.
  7. Catalysis: A brief review on Nano-Catalyst. / Singh S., Tandon P., 2014. Р. 106-115.
  8. Окунев А. Г., Пархомчук Е. В., Лысиков А. И., Парунин П. Д., Семейкина В. С., Пармонa В. Н. Каталитическая гидропереработка тяжелого нефтяного сырья // Успехи химии. 2015. T. 84, №9. C. 981-999.
  9. Ilyina M. G., Khamitov E. M., Galiakhmetov R. N., Mustafin I. A., Mustafin A. G. Enhancing 4-propylheptane dissociation with nickel nanocluster based on molecular dynamics simulations // Journal of Molecular Graphics and Modelling. 2017. Vol. 72. P. 106-111.
  10. van Duin A. C. T., Goddard W. A., Islam M. M., van Schoot H., Trnka T., Yakovlev A. L. ReaxFF // Book ReaxFF / Editor. Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands: SCM, 2016.
  11. Senftle T. P., Hong S., Islam M. M., Kylasa S. B., Zheng Y., Shin Y. K., Junkermeier C., Engel-Herbert R., Janik M. J., Aktulga H. M., Verstraelen T., Grama A., van Duin A. C. T. The ReaxFF reactive force-field: development, applications and future directions // Npj Computational Materials. 2016. Vol. 2. P. 15011.
  12. Keith J. A., Fantauzzi D., Jacob T., van Duin A. C. T. Reactive forcefield for simulating gold surfaces and nanoparticles // Physical Review B. 2010. Vol. 81, No 23. P. 235404.
  13. Islam M. M., Ostadhossein A., Borodin O., Yeates A. T., Tipton W. W., Hennig R. G., Kumar N., van Duin A. C. T. ReaxFF molecular dynamics simulations on lithiated sulfur cathode materials // Physical Chemistry Chemical Physics. 2015. Vol. 17, No 5. P. 3383-3393.
  14. Huygh S., Bogaerts A., van Duin A. C. T., Neyts E. C. Development of a ReaxFF reactive force field for intrinsic point defects in titanium dioxide // Computational Materials Science. 2014. Vol. 95. P. 579-591.
  15. Ostadhossein A., Rahnamoun A., Wang Y., Zhao P., Zhang S., Crespi V. H., van Duin A. C. T. ReaxFF Reactive Force-Field Study of Molybdenum Disulfide (MoS2) // The Journal of Physical Chemistry Letters. 2017. Vol. 8, No 3. P. 631-640.
  16. Mueller J. E., van Duin A. C. T., Goddard W. A. Development and Validation of ReaxFF Reactive Force Field for Hydrocarbon Chemistry Catalyzed by Nickel // The Journal of Physical Chemistry C. 2010. Vol. 114, No 11. P. 4939-4949.
  17. Chenoweth K., van Duin A. C. T., Persson P., Cheng M.-J., Oxgaard J., Goddard W. A. Development and Application of a ReaxFF Reactive Force Field for Oxidative Dehydrogenation on Vanadium Oxide Catalysts // The Journal of Physical Chemistry C. 2008. Vol. 112, No 37. P. 14645-14654.
  18. Raju M., Ganesh P., Kent P. R. C., van Duin A. C. T. Reactive Force Field Study of Li/C Systems for Electrical Energy Storage // Journal of Chemical Theory and Computation. 2015. Vol. 11, No 5. P. 2156-2166.
  19. Zhang W., van Duin A. C. T. Improvement of the ReaxFF Description for Functionalized Hydrocarbon/Water Weak Interactions in the Condensed Phase // The Journal of Physical Chemistry B. 2018. T. 122, №14. C. 4083-4092.
  20. van Duin A. C. T., Dasgupta S., Lorant F., Goddard W. A. ReaxFF:A Reactive Force Field for Hydrocarbons // The Journal of Physical Chemistry A. 2001. Vol. 105, No 41. P. 9396-9409.
  21. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. VMD: Visual molecular dynamics // Journal of Molecular Graphics. 1996. Vol. 14, No 1. P. 33-38.
  22. Greensfelder B. S., Voge H. H., Good G. M. Catalytic and Thermal Cracking of Pure Hydrocarbons: Mechanisms of Reaction // Industrial & Engineering Chemistry. 1949. Vol. 41, No 11. P. 2573-2584.
  23. Chen Z., Sun W., Zhao L. High-Temperature and High-Pressure Pyrolysis of Hexadecane: Molecular Dynamic Simulation Based on Reactive Force Field (ReaxFF) // The Journal of Physical Chemistry A. 2017. Vol. 121, No 10. P. 2069-2078.
  24. Wang Q.-D., Hua X.-X., Cheng X.-M., Li J.-Q., Li X.-Y. Effects of Fuel Additives on the Thermal Cracking of n-Decane from Reactive Molecular Dynamics // The Journal of Physical Chemistry A. 2012. Vol. 116, No 15. P. 3794-3801.
  25. National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID=11635, URL: https://pubchem. ncbi.nlm.nih.gov/compound/11635.
  26. Chenoweth K., van Duin A. C. T., Dasgupta S., Goddard Iii W. A. Initiation Mechanisms and Kinetics of Pyrolysis and Combustion of JP-10 Hydrocarbon Jet Fuel // The Journal of Physical Chemistry A. 2009. Vol. 113, No 9. P. 1740-1746.
  27. Liu L., Bai C., Sun H., Goddard W. A. Mechanism and Kinetics for the Initial Steps of Pyrolysis and Combustion of 1,6-Dicyclopropane-2,4-hexyne from ReaxFF Reactive Dynamics // The Journal of Physical Chemistry A. 2011. Vol. 115, No 19. P. 4941-4950.
  28. O'Neal H. E., Benson S. W. Biradical mechanism in small ring compound reactions // The Journal of Physical Chemistry. 1968. Vol. 72, No 6. P. 1866-1887.
  29. Milov A. D., Ponomarev A. B., Tsvetkov Y. D. Electron-electron double resonance in electron spin echo: Model biradical systems and the sensitized photolysis of decalin // Chemical Physics Letters. 1984. Vol. 110, No 1. P. 67-72.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2021