沸石分子筛对CH4/H2的吸附与分离性能

• 作者: 袁俊鹏 刘秀英 李晓东 于景新
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 沸石分子筛 高通量计算 巨正则蒙特卡罗模拟 吸附分离
• 年，卷（期）: 2021,（15）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL, MECHANICAL, AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 231-240
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20210101

摘要

基于分子模拟的高通量计算方法, 通过对199个沸石结构特征和吸附分离性能之间的关联性研究, 发现具有超微孔结构的沸石材料对CH4分子有良好的吸附分离性能, 等摩尔CH4/H2混合组份的CH4吸附选择性和单组份的CH4吸附量之间存在明显的线性关系. 通过使用巨正则蒙特卡罗模拟方法, 获得了3个孔道形沸石对CH4和H2的吸附等温线和等量吸附热等物理量. 结果表明在相同外界环境下, 孔道形沸石的孔结构(表面积和孔体积)对CH4吸附量的影响高于能量效应(吸附热). 结合甲烷蒸汽重整制氢的工业背景, 进一步研究了CH4/H2混合体系在不同组份下的分离选择性能, 结果表明, 超微孔沸石材料对CH4的吸附选择性与体相压力和进料比无关. 通过气体分子的质心分布密度发现, CH4在孔道形沸石中优先占据更小孔窗的空间,而H2的分布范围更大但是未存在明显的优先吸附位点.