基于Gaussian和LAMMPS模拟的氧化钙脱除氯化氢机理

摘要

为了揭示氧化钙在中高温阶段脱氯效率降低的机理,采用Gaussian软件研究了氧化钙脱除氯化氢的可能反应路径,并基于主要反应路径上的决速步分析了不同温度条件下的反应平衡常数及反应速率常数.采用LAMMPS软件研究了2个氧化钙颗粒在不同温度下的微观结构变化.结果表明:氧化钙脱除氯化氢的主要反应路径是CaO+HCl→CaClOH,CaClOH+HCl→CaCl2·H2O,CaCl2·H2O→CaCl2+ H2O;反应平衡常数随温度升高而减小;反应速率常数随温度升高而增加;当温度在298～700 K之间时,化学反应占主导地位,因此脱氯效率随温度的升高而增加;当温度在700 ～900 K之间时,氧化钙开始烧结,此时温度的升高可以克服烧结导致的传质阻力的增加,因此脱氯效率仍然呈上升趋势;当温度大于900 K时,氧化钙完全烧结,温度的升高已经无法弥补传质阻力的增加,所以脱氯效率随着温度升高呈下降趋势.