原油裂解过程中正构烷烃的裂解对储层原油的保存和气态烃的形成具有重要意义。本研究采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法研究了高温(2000K ~ 3000k)下正十四烷烃热解的裂解行为、机理和产物，并在原子/分子水平上分析了裂解过程本身、主要产物和中间产物以及动力学行为。低分子量(C-1-C-5)烷烃和烯烃以及H-2是模拟的主要中间体和产物。在分解过程中可以区分出三个不同的阶段——稳定阶段、初始分解阶段和二次热解阶段。当模拟温度接近2250 K时，反应物n-十四烷被耗尽，同时分子数为C-1-C-5的碳氢化合物迅速增加。C-2-C-5的产率在2500 K附近达到峰值，随后下降。在整个模拟过程中，由于二次热解的贡献，CH4分子数不断增加。基于正十四烷一级动力学分析的ReaxFF MD模拟得到的Arrhenius参数与实验数据基本一致，与实验室原油热解实验结果基本一致。正十四烷烃的热解过程和反应机理与全油及其各组分的实验室热解实验结果也有一定的一致性。因此，ReaxFF分子动力学模拟被认为是研究地下原油热裂解的有效方法。
图1 不同模拟温度下正十四烷烃ReaxFF-MD热解过程中(a)主要热解产物、(b)烯烃产物和(c)烷烃产物的分布。
论文信息：Li, M.; Han, Q.; Liu, X.; Xu, J.; Chen, H.; Ma, Y. New insights into the pyrolysis of n-tetradecane using ReaxFF molecular dynamics simulations: Implications for understanding the thermal cracking of subsurface crude oil. 2023, 41(1), 44-61. (https://doi.org/10.1177/01445987221131111)