烷烃及烯烃在分子筛中吸附性质的分子模拟

摘要

分子筛具有独特的结构和性能,在化工和石油领域被广泛地用作催化剂、吸附剂和离子交换剂,因此研究吸附质在分子筛中的吸附行为具有重要的理论意义和应用价值。本论文运用分子模拟方法研究了烷烃、烯烃在不同分子筛上的吸附行为。
　　首先,搭建并优化了本研究中所需的分子筛和吸附质,并将搭建的分子筛结构的XRD图与国际沸石协会(IZA)给出的XRD图谱进行比对,验证了搭建模型的正确性。接着考察了短链烷烃与烯烃纯组分在全硅MFI沸石上的吸附热,计算结果与文献数据相一致。在此基础上,研究了烷烃、烯烃在全硅型分子筛上的吸附行为。模拟结果表明:
　　1、相同压力下,丙烯在MFI沸石中的吸附量随着温度的升高而下降。
　　2、研究了丙烷-丙烯的二元混合物在不同分子筛中的分离选择性,当各体系气相摩尔分数均为0.5时,对丙烯的选择性依次为MOR>TON>MFI。
　　3、甲烷-乙烷-丙烷三元体系在MOR分子筛上的吸附等温线表明:在低压下优先吸附较长链的丙烷分子,吸附量随着压力的增加先增大后降低;短链烷烃在高压下才开始吸附,吸附量随着压力的增加而增大。
　　其次,构建了不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛,分别模拟了丙烷、丙烯单组份在Na1ZSM-5、Na2ZSM-5、Na4ZSM-5、Na8ZSM-5分子筛上的吸附行为,得到了有关吸附量、吸附等温线、吸附位以及能量分布图等信息;建立了丙烷、丙烯在不同硅/铝比NanZSM-5型分子筛上的双点Langmuir等温线模型;考察了硅铝比对丙烷、丙烯饱和吸附量的影响,结果表明分子筛骨架硅/铝比对于丙烷的吸附量无显著影响,丙烯的饱和吸附量会随样品硅/铝比的减小而增加。

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第1章 前言

1.1引言

1.2分子筛简介

1.3本文研究内容

第2章 分子模拟方法

2.1概述

2.2常用的分子模拟方法及其应用

2.3力场

2.4周期性边界条件

2.5截断距离

2.6统计系综

2.7小结

第3章 短链烷烃及烯烃在沸石中的吸附

3.1模拟所采用的分子筛

3.2模型和模拟细节

3.3模型验证

3.4单组份烷烃及烯烃在沸石中的吸附

3.5丙烷-丙烯二元组份

3.6 甲烷-乙烷-丙烷三元混合物在MOR分子筛中的吸附

第4章 丙烷及丙烯在NanZSM-5型分子筛中的吸附

4.1模型和模拟细节

4.2模型的验证

4.3丙烷及丙烯在NanZSM-5型分子筛中的吸附

4.4小结

第5章 结论

参考文献

发表的论文

致谢