绿色石油焦(petcoke)通常被用作粗碳材料的原料或燃料。硫含量高(>4 wt%)的石油焦通常仅限于燃料使用,除非除硫成功。中南大学仲奇凡教授课题组等使用ReaxFF-MD方法探讨了热解和燃烧过程中硫的去除机制。结合高分辨率透射电子显微镜晶格条纹图像分析和分析数据,生成了青岛绿色石油焦的结构图(C1648H772O59N24S47)。该结构与元素、芳香性(FT-IR)、对相关函数(XRD)和官能团(XPS中的S、O和N)的数据一致。经过250 ps,在3000 K的模拟条件下,热解产生的气体和焦油产率分别为44.7%和11.0 wt%,在氧气环境下,对相同初始结构进行了燃烧模拟。
模拟发现:在热解模拟过程中,脱除硫的第一步是噻吩硫转化为C1–4S(主要是C2S)、COS或CNS;在这些条件下,对于这种结构,杂原子热解出现重叠;然而,对于燃烧模拟,观察到噻吩硫早期转化为COS;由于吡咯和吡啶氮迅速氧化为CON或NO化合物,因此在这种富含O的环境中不会出现含N–S的结构;燃烧过程中的S转化可以总结为COS→CO2S→CO3S→CO4S;氢原子与含硫气体(如COS/C2S/CNS)反应生成HS和H2S,而不是与焦炭-S反应。