金屬-有機(jī)骨架材料用于去除天然氣中H_2S的計(jì)算研究

【摘要】：眾所周知,天然氣作為一種利用效率高的清潔能源,其需求量正與日俱增.但天然氣中包含的H2S等有害氣體會(huì)危害人類健康、腐蝕設(shè)備、污染生態(tài)環(huán)境等.為解決這一問題,尋找良好的H2S吸附劑,本文采用巨正則系綜蒙特卡羅(GCMC)模擬方法,針對(duì)天然氣中H2S/CH4混合氣分離,對(duì)33種具有代表性的穩(wěn)定金屬-有機(jī)骨架(MOF)材料進(jìn)行H2S選擇性和工作容量(變壓吸附(PSA)及真空變壓吸附(VSA)過程)的篩選.結(jié)果表明,ZIF-80,Zn2-bpydtc,CAU-1-(OH)2,CH3O-MOFa最適用于本體系VSA過程的氣體分離;而后兩者最適用于PSA過程的氣體分離.通過分析高選擇性和高工作容量材料的結(jié)構(gòu)特征,發(fā)現(xiàn)改性官能基團(tuán)以及小孔作用的出現(xiàn)是影響選擇性的關(guān)鍵因素,其中―Cl、―OH、―OCH3基團(tuán)對(duì)H2S氣體的吸附作用力最強(qiáng).具有高的工作容量材料的特點(diǎn)是選擇性高,對(duì)氣體吸附作用力大,吸附位置多.基于篩選出的高選擇性、高工作容量的穩(wěn)定MOF材料總結(jié)出的強(qiáng)化H2S選擇性及工作容量的一般性規(guī)律,為MOF材料應(yīng)用于天然氣脫硫提供了理論基礎(chǔ). 【作者單位】： 北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院先進(jìn)納微結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)石油吉林石化公司;
【關(guān)鍵詞】： HS 金屬-有機(jī)骨架 天然氣 篩選 分離
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(973)(2013CB733503) 國(guó)家自然科學(xué)基金(21136001,21276008,21276009,21322603) 教育部博士點(diǎn)基金(20110010130001)資助~~
【分類號(hào)】：TE644
【正文快照】： 1引言近年來,由于其成本低廉、利用效率高、CO2等污染物排放量少,1天然氣被認(rèn)為是重要的替代能源之一,已成為世界上需求增長(zhǎng)率最快的能源.預(yù)計(jì)到2020年,天然氣的需求量將超過煤炭.2基于其形成過程,天然氣中除含有大量CH4外,還包含一定量的CO2和H2S等酸性氣體,3,4其中H2S的危害

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