Исследование путей образования ароматических соединений в лабораторных модельных пламенах алифатических углеводородов

Обсуждаются ранее проведенные экспериментальные и численные исследования, направленные на установление механизма образования малых ароматических соединений, которые являются потенциальными предшественниками полициклических ароматических углеводородов и сажи. В частности, изучены предварительно перемешанные пламена, стабилизированные на плоской горелке при пониженном давлении $\approx$15 $\div$ 30 Торр, с целью выявления основных химических путей образования ароматических соединений в пламенах малых углеводородов C$_3$–C$_6$. Методом зондовой молекулярно-пучковой времяпролетной масс-спектрометрии исследованы пламена аллена, пропина, 1,3-бутадиена, циклопентена и изомеров C$_6$H$_{12}$: 1-гексена, циклогексана, метилциклопентана и 3,3-диметил-1-бутена. Экспериментальные данные по идентификации отдельных изомеров и результаты детального численного моделирования позволили установить основные пути распада горючего, влияние структуры молекулы горючего на образование ароматических соединений и их предполагаемых предшественников. Особое внимание уделено исследованию роли резонансно-стабилизированных свободных радикалов в пламенах топлив, имеющих различную молекулярную структуру. Несмотря на то, что пропаргильные и аллильные радикалы играют главную роль в образовании ароматических соединений в пламенах показано, что в горение 1,3-бутадиена, 3,3-диметил-1-бутена и метилциклопентана вносят также вклад реакции с участием других резонансно-стабилизированных радикалов, таких как $i$-C$_4$H$_5$ и C$_5$H$_5$. Процесс дегидрирования горючего является важным шагом на пути образования бензола в пламени циклогексана, а также, возможно, в пламени метилциклопентана.