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烷烃在分子筛孔中吸附和扩散的分子模拟

Molecular simulation study of adsorption and diffusion on zeolites for alkanes

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【作者】 陈玉平吕玲红陆小华

【Author】 Chen Yuping Lv Linghong Lu Xiaohua~* College of Chemistry and Chemical Engineering,Nanjing University of Chemical Technology,Nanjing,210009,Jiangsu,China

【机构】 南京工业大学化学化工学院南京工业大学化学化工学院 江苏南京210009江苏

【摘要】 用巨正则系综蒙特卡罗(grand canonical monte carlo,GCMC)和构型偏倚蒙特卡罗(configurational-bias monte carlo,CB- MC)相结合的模拟方法,研究300 K下,烷烃(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)在ISV、MEL型分子筛上的吸附,饱和吸附量的大小顺序为:甲烷>乙烷>丙烷>丁烷。模拟甲烷-乙烷、乙烷-丙烷混合物在分子筛(ISV、MOR、MEL型)中的吸附分离,结果甲烷-丙烷比乙烷-丙烷混合物更易分离。采用分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟方法,研究甲烷在MEL、MOR分子筛上的扩散系数,分别为2.76-3.86 m2·s-1、3.14-13.30 m2·s-1,烷烃在分子筛中的扩散与吸附相关,且扩散系数的大小与分子筛的结构有关。模拟所得的有关吸附扩散性质的数据对于化工生产、研发和设计具有指导意义。

【Abstract】 We employed Grand Canonical Monte Carlo(GCMC)combined with Configurational-Bias Monte Carlo(CBMC)technique to simulate the adsorption of alkanes in ISV,MEL at 300 K.The order of saturated adsorption quality is methane>ethane>propane>butane.The separation of methane-propane,ethane-propane were studied by simulation.The result shows the separation of methane- propane is easier than ethane-propane in ISV,MOR and MEL zeolites.The diffusion coefficient for methane in MEL and MOR zeolites are 3.86-2.76 m2·s-1,13.30-3.14 m2·s-1by molecular dynamics(MD)simulation,respectively.It was found that the ad- sorbed amount of alkanes has a pronounced effect on the diffusion property and the size coefficient of diffusion has related to the struc- ture of zeolites.The data of adsorption and diffusion is useful for production and studies and design.

【关键词】 烷烃吸附扩散分子筛分子模拟
【Key words】 alkanesadsorptiondiffusionzeolitesmolecular simulation
【基金】 国家杰出青年科学基金(29925616);海外青年学者合作研究基金(20428606);国家自然科学基金(20236010,20246002,20376032);江苏省自然科学基金(BK2002016);国重点基础研究发展计划(973计划:2003CB615700)资助.
  • 【文献出处】 计算机与应用化学 ,Computers and Applied Chemistry , 编辑部邮箱 ,2007年07期
  • 【分类号】O647.3
  • 【被引频次】14
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