多孔材料吸附烟气中CO2的Monte Carlo模拟

摘要

本文用Monte Carlo模拟方法，模拟了298.15-348.15K温度范围内纯二氧化碳(CO2)、含微量二氧化硫(SO2)的模拟烟气、二氧化碳(CO2)-氮气(N2)在MFI型沸石中的吸附等温线，分析了温度、压力和组成等操作条件对吸附量的影响，以及MFI型沸石对模拟烟气中CO2和SO2的吸附选择性。
　　 研究结果表明，
　　 (1)对纯CO2，在298.15K温度下，当吸附压力达到400kPa时，CO2在MFI沸石中可达约0.12 g CO2/g MFI的最大吸附量;
　　 (2)对于CO2-SO2体系，当CO2和SO2分压比为50∶1时，318.15K和632.4KPa条件下，模拟烟气中的CO2和SO2分离比s可达7.314，同时CO2的吸附能力可达0.126g CO2/gMFI;
　　 (3)对于CO2-N2体系，当CO2和N2摩尔分率为15％和85％时，303.15K和10atm条件下，二次吸附可实现分离。脱吸混气可在280K以下温度范围内实现压缩液化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 温室效应

1．1．2 CO2排放状况

1．1．3 CO2的应用

1．2 CO2排放控制措施

1．2．1 根源控制

1．2．2 对CO2的捕集分离

1．2．3 CO2的封存

1．3 国外与国内研究进展状况

1．4 沸石分子筛

1．4．1 沸石分子筛基本结构

1．4．2 沸石分子筛孔径

1．5 本课题的研究内容

第2章 模拟方法

2．1 蒙特卡洛方法的基本原理

2．2 重要取样法

2．3 Metropolis计算法

2．4 势能截断和边界条件

2．4．1 势能截断

2．4．2 周期性边界条件

2．4．2 最小影像准则

2．5 巨正则系蒙特卡洛模拟

第3章 CO2在微孔材料中的吸附等温线

3．1 力场模型

3．2 模拟选用的沸石及分子模型

3．3 模拟初始条件设置

3．4 吸附等温线

3．5 吸附能分布

3．6 吸附质分子的粒子云分布

3．7 CO2-SO2吸附质分子在MFI沸石中吸附竞争行为

3．8 小结

第4章 CO2-N2在微孔材料中的吸附等温线

4．1 模拟选用的沸石及分子模型

4．2 模拟初始条件的设置

4．3 纯CO2在MFI沸石吸附等温线

4．4 混合组分的竞争吸附行为

4．5 小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢