天然气脱二氧化碳高效吸附剂的筛选

发布时间：2021-02-28 02:46

　　在节能减排的大形势下,天然气作为清洁、高效能源,其需求量与日俱增,除陆地天然气资源外,海上天然气资源的开发也成为重点。而由于海上环境复杂、空间有限,使得天然气脱碳的难度大大增加。本文选择吸附法作为研究对象,选用对CO₂有较好吸附效果的13X分子筛作为基础,采用模拟与实验相结合的方法,对分子筛进行改性和微观结构表征,考察改性前后样品的气体分离效果,评估其性能。利用GCMC模拟方法,模拟了K⁺、Ca²⁺、Li⁺、Ag⁺、Pd²⁺五种离子改性的13X分子筛气体吸附过程。分析模拟结果后,本文尝试采用三种离子同时改性分子筛,主要以Li⁺离子为主,加入少量Pd²⁺、Ag⁺离子,所得LiPdAgX分子筛对CO₂有较高的吸附量并且具有良好的混合气分离能力,因此将其作为改性实验的研究对象,LiX与原始13X分子筛作为对照组。在模拟研究的基础上,利用水溶液离子交换法制备了LiX与LiPdA... 

【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国能源与环境问题
        1.1.2 海上天然气资源的开发
        1.1.3 海上LNG-FPSO装置的开发利用
    1.2 天然气预处理脱碳方法及比较
        1.2.1 吸收法
        1.2.2 吸附法
        1.2.3 膜分离法
        1.2.4 各脱碳方法比较
    1.3 气体吸附剂的研究现状
2吸附剂">        1.3.1 几种常用CO₂吸附剂
2吸附剂的国内外研究现状">        1.3.2 CO₂吸附剂的国内外研究现状
2吸附剂吸脱附特性的国内外研究">        1.3.3 CO₂吸附剂吸脱附特性的国内外研究
    1.4 课题来源、研究内容和技术路线
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 研究内容与技术路线
第二章 分子筛吸附的计算机模拟
    2.1 蒙特卡罗（MC）计算方法
        2.1.1 基本原理
        2.1.2 重要取样法
    2.2 分子力场
        2.2.1 力场简介
        2.2.2 常见力场
    2.3 周期性边界条件
    2.4 13X分子筛与气体模型
        2.4.1 分子筛模型与参数
        2.4.2 气体模型与参数
    2.5 模拟初始条件设置
    2.6 单金属离子改性分子筛模拟
2气体吸附模拟">        2.6.1 单组份CO₂气体吸附模拟
4/CO₂混合气体吸附模拟">        2.6.2 CH₄/CO₂混合气体吸附模拟
        2.6.3 吸附选择性系数
    2.7 多金属离子改性分子筛模拟
2气体吸附模拟">        2.7.1 单组份CO₂气体吸附模拟
4/CO₂混合气体吸附模拟">        2.7.2 CH₄/CO₂混合气体吸附模拟
        2.7.3 吸附选择性系数
    2.8 本章小结
第三章 13X分子筛改性及微观结构表征
    3.1 LiX分子筛的制备
        3.1.1 实验仪器与药品
        3.1.2 实验方法
        3.1.3 离子交换度测量
    3.2 LiPdAgX分子筛的制备
        3.2.1 实验仪器与药品
        3.2.2 实验方法
        3.2.3 离子交换度测量
    3.3 改性前后分子筛结构表征
        3.3.1 X-射线衍射分析（XRD）
        3.3.2 扫描电子显微镜分析（SEM）
        3.3.3 比表面积、孔容积及孔径分布分析
    3.4 本章小结
第四章 分子筛气体吸附实验
    4.1 吸附理论
        4.1.1 基于Langmuir型的吸附等温线模型
        4.1.2 基于Gibbs型的吸附等温线模型
        4.1.3 基于Polanyi吸附理论的吸附等温线模型
    4.2 实验材料与装置
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验装置
        4.2.3 实验流程
2气体静态吸附实验">    4.3 单组份CO₂气体静态吸附实验
        4.3.1 实验步骤
        4.3.2 实验数据处理分析
        4.3.3 理论模型与实验对比
    4.4 双组份气体静态吸附实验
        4.4.1 实验步骤
        4.4.2 实验数据处理及分析
    4.5 动态吸附实验
        4.5.1 实验步骤
        4.5.2 实验数据处理分析
    4.6 分子筛再生性能研究
        4.6.1 吸附温度变化
        4.6.2 吸附剂循环使用性能
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 不足与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3055194