脱硫醇吸收剂的量化计算及溶解机理研究
发布时间：2021-07-07 21:39
天然气作为一种清洁能源,已广泛应用于生产生活中。天然气使用前必须进行脱硫脱碳处理,目前通常采用化学吸收法处理,该法对H2S、CO2等酸性气体的脱除效果明显,但对有机硫效果较差。因此,开发同时脱有机硫、H2S和CO2的复配吸收剂对天然气的开采和使用具有重要意义。本文针对有机硫脱除率低的问题,提出采用理论模拟结合实验的方式,探究了影响溶解过程的因素;建立了溶剂选择方法;揭示了溶解过程中混合体系的热效应。主要研究内容和结论如下:（1）对甲硫醇在9种不同溶剂中的亨利系数进行了计算,以此来表征溶剂对甲硫醇的物理吸收能力。计算发现,NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂对甲硫醇具有最好的吸收效果。对3种化学溶剂的Pka值进行预测,以此来表征溶剂对甲硫醇的化学吸收作用,发现在所选的3种化学溶剂中,HEP（1-哌啶乙醇）的碱性最强。将上述计算结果分别与实验值进行对比,发现COSMOthermx软件可定性预测甲硫醇在溶剂中的亨利系数,即可以正确的预测溶解度的趋势,在定量分析上则稍显不足。此外,发现NMP和HEP溶剂复配对甲硫醇的吸收效果最好。（2）针对溶剂-甲硫醇体系,进行了 RDG和QTAIM的计算和分析,从...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１硫醇吸收过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＭＭ??
?北京化工大学硕士研宄生学位论文???取决于计算精度和计算参数类型的不同。通过调研和对计算精度、计算成本的平衡，??本文选择的基组一般为６－３１Ｇ、６－３１１Ｇ。??２．２．１．丨最优几何构型搜索??分子的几何构型优化是很重要的一步，分子几何构型的不同会影响分子能量以及??分子内作用力的大校本文先利用Ｇｖｉｅｗ构造分子，构造的分子名称及其未优化前的??分子构型分别列于表２－１、图２－１。??Ｉ?—??■ｍ??图２－１各分子优化前分子构型??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｂｅｆｏｒｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｍｏｌｅｃｕｌｅ??１８??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]KMnO4改性活性炭对臭气中甲硫醇的吸附特性[J]. 徐金宝,董文艺,王宏杰,黄潇. 环境工程学报. 2020(06)
[2]沸石负载磺化酞菁钴及其催化氧化硫醇的研究[J]. 曾婧. 江西化工. 2019(02)
[3]Merox液化气脱硫技术及工业应用[J]. 孙博文,杨智. 石油化工应用. 2019(02)
[4]供给侧改革下能源产业结构转型路径研究[J]. 常俸瑞,曾子豪. 煤炭经济研究. 2018(12)
[5]改性Y型分子筛对硫醇硫醚的吸附脱除研究[J]. 范跃超,甄新平,牛春革,宋丽娟. 燃料化学学报. 2017(12)
[6]改性UDS溶剂提高天然气中甲硫醇脱除效率的研究[J]. 于惠波,沈本贤,孙辉,张峰,詹国雄. 石油炼制与化工. 2017(07)
[7]活性炭基甲硫醇吸附剂的制备及再生研究[J]. 刘强,柯明,刘峰,胡海强,宋昭峥. 现代化工. 2017(04)
[8]天然气净化工艺处理技术研究[J]. 邓远平,李成军,罗广祥,蔡明川,董丽. 化工管理. 2016(26)
[9]活性炭和分子筛吸附脱硫醇的研究进展[J]. 黄建珍,许可. 化工技术与开发. 2015(12)
[10]溶剂法脱除天然气中有机硫的原理及发展趋势[J]. 王亚军,李春虎,薛真,迟明浩. 天然气与石油. 2015(03)
博士论文
[1]MOFs材料对异味气体吸附及其衍生物气敏特性研究[D]. 马翔.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]适用于天然气选择性脱硫的空间位阻胺合成及性能评价[D]. 杨超越.西南石油大学 2016
[3]新型溶剂高效吸收净化高酸性石油天然气技术开发研究[D]. 章建华.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]CO2和NH3在离子液体中的溶解度模型选择及其捕集工艺[D]. 胡佳静.青岛科技大学 2018
[2]离子液与典型挥发性有机物的交互作用及亨利系数预测模拟研究[D]. 吴菲.北京化工大学 2017
[3]催化氧化法脱除二氧化碳中甲硫醇和甲硫醚的研究[D]. 方建朝.大连理工大学 2013
[4]醇胺溶液富集CO2的研究[D]. 盖群英.大连理工大学 2008
[5]生物滴滤塔处理乙硫醇恶臭气体的研究[D]. 张雅旎.北京化工大学 2007
[6]天然气直接转化法脱硫技术[D]. 赵钰.西南石油大学 2007
本文编号：3270419
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１硫醇吸收过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＭＭ??
?北京化工大学硕士研宄生学位论文???取决于计算精度和计算参数类型的不同。通过调研和对计算精度、计算成本的平衡，??本文选择的基组一般为６－３１Ｇ、６－３１１Ｇ。??２．２．１．丨最优几何构型搜索??分子的几何构型优化是很重要的一步，分子几何构型的不同会影响分子能量以及??分子内作用力的大校本文先利用Ｇｖｉｅｗ构造分子，构造的分子名称及其未优化前的??分子构型分别列于表２－１、图２－１。??Ｉ?—??■ｍ??图２－１各分子优化前分子构型??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｂｅｆｏｒｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｍｏｌｅｃｕｌｅ??１８??
?北京化工大学硕士研宄生学位论文???图２－３各分子表面屏蔽电荷分布情况??（ａ）ＤＭＥ?（ｂ）ＤＭＦ?（ｃ）ＤＭＳＯ?（ｄ）?ＭＭ?（ｅ）ＨＥＰ?（ｆ）ＭＤＥＡ?（ｇ）ＭＰ?（ｈ）ＮＭＰ?（ｉ）ＰＣ?〇）ＳＵＬ??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｓｃｒｅｅｎ?ｃｈａｒｇｅ?ｆｏｒ?ｅａｃｈ?ｍｏｌｅｃｕｌｅ??（ａ）ＤＭＥ?（ｂ）ＤＭＦ?（ｃ）ＤＭＳＯ?（ｄ）?ＭＭ?（ｅ）ＨＥＰ?（ｆ）ＭＤＥＡ?（ｇ）ＭＰ?（ｈ）ＮＭＰ?（ｉ）ＰＣ?（ｊ）ＳＵＬ??２．２．２．２亨利系数的计算??通常，表征一个物质的溶解能力大小可以用该物质在溶剂中的亨利系数做为指??标，是因为溶解度与亨利系数有如下的关系：??Ｈ?＝?ｌｉｍ?Ｅ???式（２－２）??在ＣＯＳＭＯｔｈｅｒｍｘ软件对分子进行热力学计算时，先通过式１－１７计算溶质的化学势，??然后通过式２－３来确定该物质在混合体系中的亨利系数。??＂／＝［ｏｒ?－?＂ｒ）／甽＝ｊＴｃ?式（２?３）??其中是该物质在无限稀释下的化学势；ｈｅａｓ表示该纯物质在气相下的化学势；??Ｙ＾５为该物质的无限稀释活度系数。通过这种方法计算甲硫醇在９种不同的有机溶剂??中的亨利系数，温度设置为２５°Ｃ，计算结果如图２－４所示。可以看出，甲硫醇在与??ＮＭＰ混合时亨利系数最小，与ＭＤＥＡ混合时亨利系数最大，这说明，仅考虑物理溶??解的情况下，ＮＭＰ对甲硫醇的吸收效果最好，而ＭＤＥＡ最差。甲硫醇在ＰＣ、ＤＭＳＯ、??２２??镛??
【参考文献】：
期刊论文
[1]KMnO4改性活性炭对臭气中甲硫醇的吸附特性[J]. 徐金宝,董文艺,王宏杰,黄潇. 环境工程学报. 2020(06)
[2]沸石负载磺化酞菁钴及其催化氧化硫醇的研究[J]. 曾婧. 江西化工. 2019(02)
[3]Merox液化气脱硫技术及工业应用[J]. 孙博文,杨智. 石油化工应用. 2019(02)
[4]供给侧改革下能源产业结构转型路径研究[J]. 常俸瑞,曾子豪. 煤炭经济研究. 2018(12)
[5]改性Y型分子筛对硫醇硫醚的吸附脱除研究[J]. 范跃超,甄新平,牛春革,宋丽娟. 燃料化学学报. 2017(12)
[6]改性UDS溶剂提高天然气中甲硫醇脱除效率的研究[J]. 于惠波,沈本贤,孙辉,张峰,詹国雄. 石油炼制与化工. 2017(07)
[7]活性炭基甲硫醇吸附剂的制备及再生研究[J]. 刘强,柯明,刘峰,胡海强,宋昭峥. 现代化工. 2017(04)
[8]天然气净化工艺处理技术研究[J]. 邓远平,李成军,罗广祥,蔡明川,董丽. 化工管理. 2016(26)
[9]活性炭和分子筛吸附脱硫醇的研究进展[J]. 黄建珍,许可. 化工技术与开发. 2015(12)
[10]溶剂法脱除天然气中有机硫的原理及发展趋势[J]. 王亚军,李春虎,薛真,迟明浩. 天然气与石油. 2015(03)
博士论文
[1]MOFs材料对异味气体吸附及其衍生物气敏特性研究[D]. 马翔.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]适用于天然气选择性脱硫的空间位阻胺合成及性能评价[D]. 杨超越.西南石油大学 2016
[3]新型溶剂高效吸收净化高酸性石油天然气技术开发研究[D]. 章建华.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]CO2和NH3在离子液体中的溶解度模型选择及其捕集工艺[D]. 胡佳静.青岛科技大学 2018
[2]离子液与典型挥发性有机物的交互作用及亨利系数预测模拟研究[D]. 吴菲.北京化工大学 2017
[3]催化氧化法脱除二氧化碳中甲硫醇和甲硫醚的研究[D]. 方建朝.大连理工大学 2013
[4]醇胺溶液富集CO2的研究[D]. 盖群英.大连理工大学 2008
[5]生物滴滤塔处理乙硫醇恶臭气体的研究[D]. 张雅旎.北京化工大学 2007
[6]天然气直接转化法脱硫技术[D]. 赵钰.西南石油大学 2007
本文编号：3270419
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