论文题目: 烷烃在沸石分子筛中吸附分离的分子模拟研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 吕玲红
导师: 王琦
关键词: 分子筛,烷烃,吸附,分离,吸附位,蒙特卡罗模拟
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 沸石分子筛是一类具有骨架结构的微孔晶体材料,被广泛应用在吸附、分离和催化过程中。分子筛材料种类繁多,关于分子筛的研究一直以来是人们关注的课题。天然气的分离、纯化和储存等问题使得天然气产物在分子筛上的吸附的研究日益重要,而石油产品的分离也大量采用分子筛来实现。因此有必要更清楚地了解烷烃混合物在分子筛上的吸附行为。混合气体吸附的研究相当稀少而零乱,这主要是因为对它们进行实验和理论的研究存在很大的困难,吸附等温线如果通过实验来得到非常费时,因此采用计算机分子模拟技术对此进行研究是很有意义的。 本论文运用巨正则系综蒙特卡罗（GCMC）与构型偏倚蒙特卡罗模拟相结合的方法对烷烃及其混合物在不同分子筛中的吸附和分离进行了模拟,得到了不同烷烃体系在不同分子筛上的吸附等温线,混合物吸附相图,并考察了烷烃分子在分子筛中的吸附位,比较了几种分子筛的分离性能。得到了下列结果: 1.采用Lennard-Jones模型和GCMC与CBMC相结合的方法对烷烃在分子筛上吸附的模拟能取得与实验数据相一致的结果,作为一种“机器实验”这种模拟方法可以为工业设计提供数据。 2.对短链二元混合物,当较短链组分摩尔分数为0.5时,甲烷-丙烷体系中分子筛对较长链烷烃的选择性大小顺序依次为ISV>MFI>MEL>FER>TON>MOR,对乙烷-丙烷体系为ISV>MOR>MFI>FER>MEL>TON。对短链三元和四元混合物吸附等温线的模拟结果表明在低压下较长链烷烃组分被优先吸附,随着压力升高,吸附先升高而后下降。对于短链组分在高压下被吸附且随着压力升高,吸附量增加。不同分子筛对三种混合物吸附量大小顺序为ISV>MFI>MOR。 3.C4-C7烷烃异构体二元混合物（气相摩尔分数为0.5时）在同一种分子筛中的吸附呈现相同的趋势。在MFI分子筛中低压下支链烷烃的吸附量与直链烷烃的相似,但随着压力的升高支链烷烃的吸附先到达一个最大值然后下降,而直
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 引论
1.2 分子筛
1.2.1 分子筛的结构和性能
1.2.2 有关分子筛吸附的模拟
1.3 本文的研究工作
参考文献
第二章 模拟方法
2.1 MD方法
2.2 MC方法
2.2.1 MC方法的概念
2.2.2 简单抽样
2.2.3 重点抽样
2.2.4 Metropolis抽样
2.3 CBMC算法
2.4 力场及边界条件
2.4.1 力场
2.4.2 边界条件
2.5 相空间和统计系综
2.5.1 相空间
2.5.2 统计系综
2.6 本文采用的系综和模拟方法
2.7 小结
参考文献
第三章 烷烃单组分在分子筛中的吸附
3.1 模型和模拟细节
3.1.1 力场模型
3.1.2 模拟细节
3.1.3 支链的产生
3.2 模拟所采用的分子筛结构
3.3 程序和模型的检验
3.4 单组分烷烃的吸附等温线
3.5 小结
参考文献
第四章 短链烷烃混合物在分子筛中的吸附与分离
4.1 势能模型和模拟细节
4.1.1 模型
4.1.2 模拟细节
4.2 二元混合物
4.2.1 与实验数据的比较
4.2.2 不同分子筛的选择性
4.2.3 吸附量
4.3 短链烷烃三元和四元混合物
4.3.1 与实验数据的比较
4.3.2 吸附等温线
4.3.3 分离性能
4.4 小结
参考文献
第五章 烷烃异构体在分子筛中的吸附和吸附位
5.1 势能模型和模拟细节
5.1.1 模型
5.1.2 模拟
5.2 吸附等温线
5.3 选择性
5.4 吸附位
5.5 小结
参考文献
第六章 C_4-C_6异构体四元混合物的吸附
6.1 势能模型和模拟细节
6.2 异构体混合物在MFI中的吸附
6.3 异构体混合物在ISV中的吸附
6.4 异构体混合物在MEL中的吸附
6.5 小结
参考文献
第七章 分子筛吸附理论初步
7.1 等温吸附公式
7.1.1 单组分吸附
7.1.2 混合物吸附
7.2 分子筛吸附等温线的拟合
7.2.1 单组分
7.2.2 混合物
7.3 吸附平衡的推算
7.3.1 基于溶液模型的吸附平衡的相关
7.4 小结
参考文献
总结与展望
附录
攻读博士期间完成的论文
致谢
发布时间: 2005-10-26
参考文献
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