柴油机冷启动HC在LTA沸石中吸附的分子模拟

为了对柴油机冷启动过程产生的碳氢化合物(HC)进行吸附处理,需要对冷启动过程中的HC吸附过程进行研究.以乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)为探针分子,利用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)对LTA型分子筛的HC吸附性能进行分子模拟研究,获得特定温度下的纯组分和混合组分吸附等温线以及吸附粒子云分布.研究结果表明:在柴油机冷启动条件下,C3H6和C2H4在LTA型分子筛上的吸附量显示出类似的趋势,均随着压力的升高而增加,随着温度的升高而减少；当二者同时存在时会发生了竞争行为,C2H4受到的影响比C3H6要大,LTA型分子筛对C3H6的吸附效果要好于对C2H4的吸附效果；C3H6在LTA型分子筛的α笼和β笼中均有分布,而C2H4在LTA型分子筛中的分布主要集中在分子筛的α笼中,只有少量分布在分子筛的β笼中.     

CoAlPO4-5分子筛对甲苯吸附性能的研究

用重量法测试了CoAlPO4-5分子筛对甲苯的吸附. 结果表明,不同温度下的吸附等温线均属典型Ⅰ型,可以用Langmuir方程来描述. 甲苯的吸附自由能变化随吸附量的增加而增加;吸附熵随吸附量的增加而减小,在吸附量大于0.65 mmol/g时变化较大,表明吸附相中分子间的相互作用开始加强;吸附熵与吸附温度无关.     

页岩气绝对吸附量转化新方法

为了弄清引起基于过剩吸附量的气-固超临界实验吸附等温线表现出极大值后下降现象的原因,在分子动力学原理的基础上,应用分子模拟方法,模拟了超临界甲烷在不同温度下0~50 MPa压力范围的分子密度,并结合单分子吸附理论对"过剩吸附量"和"绝对吸附量"进行了转换,并提出适用于临界前后大压力范围的转化方法。结果表明:分子模拟的密度结果与美国国家标准局(NIST)的数据一致,在甲烷超临界压力以下,"过剩吸附量"与"绝对吸附量"差异不大,但随着压力升高差异逐渐增大,在甲烷储层压力下,两者的差异可达到150%以上。该方法的转化具有较高精度,且突破了现有转化方法的低压条件限制。     

甲烷在石墨烯与活性炭上的吸附平衡

］为研制ANG新型碳基吸附剂,分别选用比表面积为2074 m2·g-1的椰壳活性炭SAC-02和345 m2·g-1的石墨烯,在温度区间263~313 K、压力范围0~6 MPa,依据容积法的原理测试了甲烷在其上的吸附平衡数据,并由吸附等温线和等量吸附热的比较,分析了甲烷在两吸附剂上吸附平衡.结果表明:甲烷在活性炭上的过剩吸附等温线为典型的Ⅰ型,而石墨烯上在压力2 MPa以下为Ⅰ型,2~6 MPa之间吸附量与压力接近线性关系.在273 K和6 MPa时,甲烷在石墨烯上吸附量为4.6 mmol·g-1,活性炭的吸附量为11.2 mmol·g-1;甲烷在石墨烯和活性炭上的等量吸附热分别为14.32 kJ·mol-1~2.66 kJ·mol-1和13.99 kJ·mol-1~17.57 kJ·mol-1,石墨烯表面对甲烷分子作用能强     

CoAlP04—5分子筛对甲苯吸附性能的研究

用重量法测试了CoAlPO4-5分子筛对甲苯的吸附．结果表明，不同温度下的吸附等温线均属典型I型，可以用Langmuir方程来描述．甲苯的吸附自由能变化随吸附量的增加而增加；吸附熵随吸附量的增加而减小，在吸附量大于0．65mmo1／g时变化较大，表明吸附相中分子间的相互作用开始加强；吸附熵与吸附温度无关．     

甲烷在页岩上吸附的热力学

为了研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时页岩甲烷吸附等温线,计算甲烷在页岩上的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附行为。研究结果表明:甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据;根据吸附等温线计算的等量吸附热为15.50~17.65 kJ/mol,平均为16.88 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附;等量吸附热随甲烷吸附量的变化而变化,是页岩表面的不均匀性和吸附分子间作用力综合作用的结果;极限吸附热定量地反映了页岩表面与甲烷气体作用力;在页岩气藏开发时,除了采用降压解吸开采外,对于极限吸附热较大的页岩气藏,可通过注入吸附能力更强的CO2等促使甲烷解吸。     

沸石分子筛对甲醛气体吸附性能的研究

对5A,ZSM-5,10X,13X型沸石分子筛吸附甲醛的性能进行了研究,发现10X沸石对甲醛的吸附量较高,穿透时间延长. 用低温氮气(77.4 K)吸附法测定了各样品吸附等温线,用密度函数理论计算出各样品的孔径分布. 推知沸石的孔径和沸石骨架中的阳离子对提高甲醛的吸附性能起了主要作用. 分析了浓度对吸附效果的影响和10X分子筛活化后重复使用的情况. 结果表明10X沸石对4 mg/m3的低浓度甲醛气体在较长时间内去除效率在90%以上;重新活化后,仍有良好的吸附能力,可以重复使用.     

苯在Silicalite-1分子筛上的吸附和脱附

采用重量法研究了苯在silicalite-1分子筛上303K时的吸附和室温至400.C的热脱附行为.结果表明苯在303 K时的吸附和脱附等温线有两个台阶,并且出现了滞后环.DTG曲线展示了当每单位晶胞吸附量小于4个分子时只有一个热脱附峰;而当每单位晶胞吸附量大于4个分子时有两个热脱附峰,并且在TG曲线上每单位晶胞吸附量为4个分子处有一个拐点.DTG曲线揭示了苯在silicalite-1上存在两种吸附位置,吸附在不同位置上的分子之间存在平衡关系,不同升温速率对热脱附几乎无影响.     

不同润湿性修饰石英吸附甲烷的模拟研究

润湿性是油气藏储层岩石的重要基础参数之一，其特征直接影响流体在岩石孔道内的微观分布和宏观分布特征。从微观层面认识页岩气与矿物的相互作用是深入理解页岩气赋存状态的基础。采用分子模拟研究了甲烷在不同石英模型中的吸附行为，考察了不同晶面、亲水与亲油官能团修饰模型对甲烷吸附的影响。研究结论表明，不同晶面模型中，（100）面的吸附量大于其他晶面的吸附量；甲烷在亲油修饰模型中的吸附量大于亲水修饰模型的吸附量；两种修饰模型吸附量均随着压力增加而增加，随温度的升高而减小，且温度对吸附量的影响小于孔径的影响；相同条件下，润湿性修饰模型的吸附量远大于无润湿性修饰模型的吸附量；1 nm修饰模型中甲烷只在壁面处形成吸附层，而2 nm修饰模型中形成多个吸附层。     

分子模拟研究褐煤中含水量对甲烷吸附影响

煤层气(CBM)作为一种优质、高效、清洁的能源和化工原料在最近几十年得到广泛的关注.在我国现阶段开采褐煤中的煤层气,通常褐煤中伴随着较高的含水量,因此,研究褐煤中含水量对甲烷吸附的影响对于煤层气的开采有重要的现实意义.本论文利用分子模拟中的蒙特卡罗和分子动力学方法,探究含水量分别为0%,1.6%和3.2%的褐煤模型,在298,313和373 K 3种温度下甲烷吸附情况,同时测定甲烷的吸附热和N,O,S原子的径向分布函数.研究结果表明:甲烷的吸附量与吸附热都会随着含水量的增加而下降;当含水量一定时,甲烷吸附量会随着温度的升高而下降.此外,褐煤分子中的N和S原子较O原子与甲烷相互作用较强.本论文的分子模拟研究结果可为煤层气的开发提供先期的理论预测与科学依据.