金属-有机骨架材料用于去除天然气中H_2S的计算研究

【摘要】：众所周知,天然气作为一种利用效率高的清洁能源,其需求量正与日俱增.但天然气中包含的H2S等有害气体会危害人类健康、腐蚀设备、污染生态环境等.为解决这一问题,寻找良好的H2S吸附剂,本文采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,针对天然气中H2S/CH4混合气分离,对33种具有代表性的稳定金属-有机骨架(MOF)材料进行H2S选择性和工作容量(变压吸附(PSA)及真空变压吸附(VSA)过程)的筛选.结果表明,ZIF-80,Zn2-bpydtc,CAU-1-(OH)2,CH3O-MOFa最适用于本体系VSA过程的气体分离;而后两者最适用于PSA过程的气体分离.通过分析高选择性和高工作容量材料的结构特征,发现改性官能基团以及小孔作用的出现是影响选择性的关键因素,其中―Cl、―OH、―OCH3基团对H2S气体的吸附作用力最强.具有高的工作容量材料的特点是选择性高,对气体吸附作用力大,吸附位置多.基于筛选出的高选择性、高工作容量的稳定MOF材料总结出的强化H2S选择性及工作容量的一般性规律,为MOF材料应用于天然气脱硫提供了理论基础. 【作者单位】： 北京化工大学化学工程学院先进纳微结构材料实验室;中国石油吉林石化公司;
【关键词】： HS 金属-有机骨架 天然气 筛选 分离
【基金】：国家重点基础研究发展规划项目(973)(2013CB733503) 国家自然科学基金(21136001,21276008,21276009,21322603) 教育部博士点基金(20110010130001)资助~~
【分类号】：TE644
【正文快照】： 1引言近年来,由于其成本低廉、利用效率高、CO2等污染物排放量少,1天然气被认为是重要的替代能源之一,已成为世界上需求增长率最快的能源.预计到2020年,天然气的需求量将超过煤炭.2基于其形成过程,天然气中除含有大量CH4外,还包含一定量的CO2和H2S等酸性气体,3,4其中H2S的危害

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