基于双金属离子改性工业分子筛的乙烯乙烷筛分分离研究

发布时间：2025-03-19 21:25

　　作为世界上产量最大的化学产品之一,乙烯在国民经济和社会发展中发挥了重要作用,乙烯产量也是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。乙烯主要来源于石油裂解,这个过程产生了大量的乙烯和乙烷的混合气体,目前工业上主要是应用低温高压蒸馏（0.7-2.8 MPa,183-258 K）工艺来进行分离。然而,由于乙烯和乙烷的沸点非常接近（-103.9°C和-88.6°C）,导致低温高压蒸馏工艺的效率较低、能耗极高。而吸附作为一种常温分离技术,具有能耗低、设备简单等的优势,有望成为乙烯/乙烷分离的替代或补充技术,其核心是高效吸附剂。分子筛作为一种稳定的传统工业吸附剂,已经在吸附分离领域实现了广泛应用。但是,由于乙烯和乙烷的分子物理化学性质相似,高选择性吸附分离,尤其是极高选择性（∞）的筛分分离,面临着巨大的挑战。因此,基于改性工业分子筛来实现乙烯乙烷的筛分分离,将具有重要的理论和实际应用价值。本文以孔径接近乙烯和乙烷分子动力学直径（4.163和4.443?）的工业4A分子筛为研究对象,研究考察了(Ca²⁺,Ag⁺)双金属离子交换法同时精细调控分子筛Ag-Ca-4...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    引言
    1.1 乙烯的作用和来源
    1.2 乙烯/乙烷混合气体的吸附分离
        1.2.1 热力学分离类吸附剂
        1.2.2 动力学分离类吸附剂
        1.2.3 筛分型吸附剂
    1.3 几种吸附剂材料及其应用
        1.3.1 分子筛
        1.3.2 MOFs
        1.3.3 活性炭材料
        1.3.4 多孔氧化铝
        1.3.5 硅胶
        1.3.6 其他吸附材料
    1.4 本文的研究意义及主要内容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 本文创新点
第二章 Ca²⁺/Ag⁺双离子改性4A材料的合成方法及表征
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验材料与仪器
        2.1.2 材料的合成方法
        2.1.3 材料表征及实验方法
    2.2 实验结果与讨论
        2.2.1 材料的X射线粉末衍射(PXRD)分析
        2.2.2 TEM的元素扫描结果及分析
        2.2.3 材料的颗粒大小分布
        2.2.4 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)结果
        2.2.5 材料的化学式组成及金属离子分布
        2.2.6 CO₂吸附-脱附测试材料孔径
        2.2.7 材料孔径分布的模拟计算
    2.3 本章小结
第三章 Ag-Ca-4A对于乙烯/乙烷的分离性能的研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验材料和实验仪器
        3.1.2 材料表征及实验方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 Ag-Ca-4A的乙烯和乙烷吸附等温线分析
        3.2.2 Ag-Ca-4A的 IAST选择性
        3.2.3 Ag-Ca-4A与其他分子筛材料的比较
        3.2.4 Ag-Ca-4A固定床吸附乙烯/乙烷的吸附透过实验分析
        3.2.5 Ag-Ca-4A的再生性能分析
        3.2.6 Ag-Ca-4A的制备稳定性分析
        3.2.7 Ag-Ca-4A的乙烯动力学吸附分析
        3.2.8 Ag-Ca-4A的乙烯吸附热分析
        3.2.9 乙烯氛围下Ag-Ca-4A的原位红外分析
    3.3 本章小结
第四章 Ag-Ca-4A的吸附机理研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验材料合实验仪器
        4.1.2 材料的合成方法
        4.1.3 材料表征及实验方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 双金属离子交换对乙烯/乙烷筛分的影响
        4.2.2 材料孔径对乙烯/乙烷筛分的影响
    4.3 吸附过程模拟
    4.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：4036881