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正辛烷在NaY/β复合分子筛上的吸附扩散

石油学报（石油加工） 2015年第4期31卷 1022-1027页

作者：赵华宋丽娟孙兆林秦玉才中国石油大学化学工程学院山东青岛266580 辽宁石油化工大学石油化工催化科学与技术重点实验室辽宁抚顺113001

采用频率响应(FR)和智能重量分析(IGA)技术考察了正辛烷在NaY、Hβ、NaY/β复合分子筛,以及NaY和Hβ质量比为1的机械混合物(记为NaY+β)上的吸附和扩散。结果表明,333K下,在79.99~133.32Pa范围内,正辛烷在4种分子筛上的吸附过程为其传... 详细信息

采用频率响应(FR)和智能重量分析(IGA)技术考察了正辛烷在NaY、Hβ、NaY/β复合分子筛,以及NaY和Hβ质量比为1的机械混合物(记为NaY+β)上的吸附和扩散。结果表明,333K下,在79.99~133.32Pa范围内,正辛烷在4种分子筛上的吸附过程为其传质过程的速控步骤,并存在2种不同的吸附过程,FR响应强度值由大到小的吸附剂顺序为NaY、NaY+β、Hβ、NaY/β;大于399.97Pa时,扩散过程是主要的传质速控步骤,扩散系数由大到小的吸附剂顺序为NaY/β、NaY+β、NaY、Hβ。正辛烷与NaY分子筛的作用力明显强于其与Hβ、NaY/β和NaY+β的作用力。

关键词：正辛烷复合分子筛频率响应(FR) 智能重量分析(IGA) 吸附扩散

Co-Mo/γ-Al_2O_3加氢脱硫催化剂的吸附扩散性能

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石油学报（石油加工） 2013年第1期29卷 35-39页

作者：段林海武玉叶杜美玉邵新超秦玉才宋丽娟辽宁石油化工大学辽宁省石油化工重点实验室辽宁抚顺113001 中国石油大学化学工程学院山东青岛266555

用智能质量分析仪(Intelligent Gravimetric Analyser)测得了不同温度下异戊二烯(Isoprene)、戊烯-1(Pentene-1)及噻吩(Thiophene)在Co-Mo/γ-Al2O3选择性加氢脱硫催化剂上的吸附-脱附等温线及程序升温脱附曲线(TPD),并研究了三者在该... 详细信息

用智能质量分析仪(Intelligent Gravimetric Analyser)测得了不同温度下异戊二烯(Isoprene)、戊烯-1(Pentene-1)及噻吩(Thiophene)在Co-Mo/γ-Al2O3选择性加氢脱硫催化剂上的吸附-脱附等温线及程序升温脱附曲线(TPD),并研究了三者在该催化剂上的扩散性能。结果表明,噻吩、异戊二烯、戊烯-1在Co-Mo/γ-Al2O3选择性加氢脱硫催化剂上的饱和吸附量依次降低;噻吩与该催化剂存在2种吸附作用,即物理吸附和化学吸附,化学吸附形成Co-Mo-S相,可有效地提高加氢脱硫催化剂的脱硫效果,而戊烯-1和异戊二烯在该催化剂上只存在1种弱吸附作用;3种吸附质中,戊烯-1相对扩散系数最大,噻吩和异戊二烯的相对扩散系数较小且相近。

关键词： Co-Mo γ-Al2O3 选择性加氢脱硫噻吩戊烯-1 异戊二烯吸附扩散

基于分子模拟的煤中甲烷吸附扩散行为研究现状及展望

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能源与环保 2022年第1期44卷 189-195页

作者：王小龙李贺鲁义路洁心施式亮湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

煤层中甲烷既是一种优质清洁能源,又是一种矿井灾害源。由于煤分子结构复杂,实验方法难以表征煤中分子微小尺度的吸附扩散行为。随着现代计算机信息科学和统计力学理论的发展,分子模拟方法突破了传统实验宏观的理论研究路线,使得从分子... 详细信息

煤层中甲烷既是一种优质清洁能源,又是一种矿井灾害源。由于煤分子结构复杂,实验方法难以表征煤中分子微小尺度的吸附扩散行为。随着现代计算机信息科学和统计力学理论的发展,分子模拟方法突破了传统实验宏观的理论研究路线,使得从分子尺度研究煤中甲烷吸附扩散行为成为可能。目前更多科研学者从煤结构特征、孔径分布特性和气体吸附扩散特性等方面,以微观角度来揭示煤层中甲烷运移和积聚规律,从而有效地解决了实验室的一些难题,为甲烷抽采提供了更多理论与方法上的指导。通过调研煤中甲烷吸附扩散分子模拟的研究现状,深入分析了煤对甲烷等气体的吸附扩散微观机理及规律,并探讨了该研究领域亟需解决的问题。

关键词：分子结构煤甲烷吸附扩散计算机模拟

受限空间煤粒瓦斯吸附扩散特性及模型适配差异分析

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煤炭科学技术 2020年第9期48卷 146-151页

作者：赵伟王亮陈向军潘荣锟中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454003 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

瓦斯吸附扩散系数与解吸扩散系数存在差异,而直接采用定压边界的单孔扩散模型拟含吸附数据从而获得定容条件下的吸附扩散系数有所欠妥。为了对比定压扩散模型和定容扩散模型的拟合差异,正确评价不同边界条件下的瓦斯扩散过程,采用工业... 详细信息

瓦斯吸附扩散系数与解吸扩散系数存在差异,而直接采用定压边界的单孔扩散模型拟含吸附数据从而获得定容条件下的吸附扩散系数有所欠妥。为了对比定压扩散模型和定容扩散模型的拟合差异,正确评价不同边界条件下的瓦斯扩散过程,采用工业分析、等温吸附及吸附扩散动力学试验的方法,对不同初始压力下煤粒的吸附平衡过程及扩散系数变化进行了试验研究。研究发现,定容条件下试验煤样吸附压力随吸附时间呈对数曲线逐渐降低,而吸附平衡时间的长短由煤体的孔隙结构决定。另外,根据真实气体状态方程,可将压降规律转换为吸附规律。利用定容和定压2种扩散模型对瓦斯吸附扩散规律进行拟合,可以发现定容扩散模型要比定压扩散模型拟合效果好,且定压模型测得的扩散系数较之真正的定容扩散系数要大约2倍,并随着初始压力的增加其倍数逐渐增大。恒定压力的边界相当于给了瓦斯分子一个容易逸散的空间,相较于浓度逐渐升高的定容边界来说,扩散难度更小,扩散系数更大。最后,根据定压扩散系数以及定容扩散系数的差异,确定了试验中以及工程中2种扩散系数的应用范围:定压扩散模型适合描述试验中的定压吸附或者定压解吸试验,以及工程中煤层卸压区等高渗区的瓦斯运移规律。相对地,定容扩散模型则适合描述试验中的定容吸附或定容解吸试验,以及工程中被煤层低渗区隔绝的瓦斯运移规律,如应力集中区隔绝的区域或断层、褶曲等构造煤发育的部位。

关键词：扩散系数受限空间孔隙结构单孔模型吸附扩散

烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的气相色谱研究

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石油化工 2015年第3期44卷 375-380页

作者：宋举业霍军刘姝邱玥李铁夫李宁辽宁石油化工大学化学化工与环境学部辽宁抚顺113001

利用气相色谱法测定了不同色谱柱温度和不同载气流速下,C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的保留时间,并利用相关公式对测试结果进行了线性回归分析,测得了吸附热力学参数和扩散系数;考察了色谱柱温度、烷烃碳链长度和载气流速对烷烃在ZSM-5分... 详细信息

利用气相色谱法测定了不同色谱柱温度和不同载气流速下,C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的保留时间,并利用相关公式对测试结果进行了线性回归分析,测得了吸附热力学参数和扩散系数;考察了色谱柱温度、烷烃碳链长度和载气流速对烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的影响。实验结果表明,回归分析的线性相关性良好,色谱柱温度越高,孔道对吸附质的吸附能力越弱;在不同载气流速下,轴向扩散系数不同;随烷烃碳链长度的增加,吸附焓变呈先增大后减小的趋势,轴向扩散系数呈线性增长;C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的吸附焓变在-1.264^-42.975 k J/mol之间;当载气流速为2.654~4.246 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.328 8~0.551 7 cm2/s之间;当载气流速为5.308~13.270 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.430 2~1.456 4 cm2/s之间。

关键词：烷烃 ZSM-5分子筛气相色谱法吸附扩散

频率响应法研究苯在Y型分子筛上的吸附扩散行为

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石油化工高等学校学报 2015年第5期28卷 20-23,84页

作者：石利飞秦玉才张苏宏朱萌萌赵胜楠段林海宋丽娟辽宁石油化工大学辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室辽宁抚顺113001 中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266555

以NaY和HY分子筛为研究对象,运用N2吸附表征两种Y型分子筛的物化性能;以苯为芳烃的模型化合物,采用频率响应技术(FR)和智能重量分析技术(IGA)相结合的方法,研究了苯在Y型分子筛上的吸附扩散行为。研究发现,苯与NaY分子筛骨架中Na+的相... 详细信息

以NaY和HY分子筛为研究对象,运用N2吸附表征两种Y型分子筛的物化性能;以苯为芳烃的模型化合物,采用频率响应技术(FR)和智能重量分析技术(IGA)相结合的方法,研究了苯在Y型分子筛上的吸附扩散行为。研究发现,苯与NaY分子筛骨架中Na+的相互作用大于苯与HY分子筛中B酸的相互作用,并且高温有利于苯在分子筛上的扩散。FR技术能够有效的识别客体分子在分子筛微孔孔道内发生的不同传质过程,并能识别出作用力的强弱,是研究微孔材料动力学的有效方法和手段。

关键词：频率响应 Y型分子筛吸附扩散苯

活性橙5在苎麻纤维液氨染色中的吸附扩散行为研究

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印染助剂 2015年第7期32卷 9-13,17页

作者：娄看看李文谢婉洁刘帆何林蔚蔡映杰曾庆福武汉纺织大学纺织印染清洁生产教育部研究工程中心湖北武汉430073 湖北省生物质纤维与生态染整重点实验室(武汉纺织大学) 湖北武汉430073

采用环氧丙基三甲基氯化铵对苎麻纱线进行阳离子改性.对未改性和阳离子改性的苎麻纱线使用活性橙5在液氨中于-35℃、浴比1∶35、染色时间10~600 s、染料用量1%~100%（omf）进行染色.结果表明,未改性和改性的苎麻纱线在液氨染色中,染料... 详细信息

采用环氧丙基三甲基氯化铵对苎麻纱线进行阳离子改性.对未改性和阳离子改性的苎麻纱线使用活性橙5在液氨中于-35℃、浴比1∶35、染色时间10~600 s、染料用量1%~100%（omf）进行染色.结果表明,未改性和改性的苎麻纱线在液氨染色中,染料的竭染率随染色时间的延长而增加,分别在60 s和180 s时趋于稳定,其对应的竭染率分别为24.3%和31.7%;最大竭染率在600 s,分别为26.5%和34.5%,阳离子改性提高染料竭染率约8%.在此染色条件下,活性橙5在未改性和改性苎麻纱线上的扩散系数分别为4.012×10-14和1.673×10-14m2/s.液氨染色过程的动力学以准一级动力学模型和准二级动力学模型进行分析,结果表明,阳离子改性和未改性苎麻纱线的染色过程均符合准二级动力学模型.液氨染色过程的等温吸附模型运用Freundlich和Langmuir模型进行分析,结果表明,未改性苎麻纱线的染色吸附过程符合Freundlich等温吸附模型;而阳离子改性苎麻纱线的染色吸附过程符合Langmuir等温吸附模型.

关键词：液氨染色苎麻纱线阳离子改性活性染料吸附扩散

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不同润湿性页岩矿物中流体吸附扩散机理研究

不同润湿性页岩矿物中流体吸附扩散机理研究

作者：赵建飞西南石油大学

学位级别：硕士

润湿性是油气藏储层岩石的重要基础参数之一,其特征直接影响流体在岩石孔道内的微观分布和宏观分布特征,也决定着地层注入流体渗流的难易程度及驱替效率。通过添加表面活性剂、低矿化度水等用于改变矿物表面润湿性提高常规油气藏采收率... 详细信息

润湿性是油气藏储层岩石的重要基础参数之一,其特征直接影响流体在岩石孔道内的微观分布和宏观分布特征,也决定着地层注入流体渗流的难易程度及驱替效率。通过添加表面活性剂、低矿化度水等用于改变矿物表面润湿性提高常规油气藏采收率已有大量研究成果,但是该技术是否适用于非常规页岩气藏目前还处于探索阶段;针对页岩储层润湿性已有初步认识,但缺乏对润湿条件下页岩气赋存及运移机理影响的深入研究。针对上述问题,论文采用实验与理论相结合的研究手段,从宏观尺度及分子尺度,系统深入研究润湿性对页岩气藏流体赋存及运移特征的影响规律及机理。首先,采用实验评价为基础,对样品进行XRD衍射实验、环境扫描电镜实验、低压氮气吸附实验以及甲烷等温吸附实验研究;然后,再进行分子模拟研究,对页岩主要矿物成分伊利石、蒙脱石和石英进行不同润湿性修饰,研究CH4在不同润湿性修饰矿物中的吸附扩散规律,最后采用密度泛函理论对不同流体在石英表面进行吸附探究。本论文的研究受到国家自然科学基金重点项目“孔隙介质中多相多组分反应流体输运的多尺度建模与机理研究”(5183000045)、四川省重点研发计划“玛湖凹陷致密油微观赋存、运移特征及提高采收率方式优选”(2019YFG0457)的资助,通过系统地研究得到如下结论与认识:(1)对富钠蒙脱石与伊利石进行XRD衍射实验、环境扫描电镜实验、低压氮气吸附实验以及甲烷等温吸附实验,结果表明:两种矿物的纯度均达到90%以上;孔隙形态以四边开口的平行板状、狭缝状孔为主;伊利石对甲烷的吸附量大于蒙脱石的吸附量;Langmuir、Toth以及Langmuir-Freundlich吸附模型拟合效果较好。(2)采用分子模拟方法对甲烷在不同润湿性修饰伊利石与蒙脱石模型中进行吸附扩散模拟,结果表明:甲烷的吸附量变化趋势与宏观一致;甲基修饰模型吸附甲烷的能力更强,同时,不同润湿性模型的吸附量差异还与自由体积有关;各模型中均为物理吸附;甲烷的扩散系数随着压力的增大而减小;1nm模型中的甲烷密度分布存在差异,2nm模型中密度分布趋势一致;蒙脱石微小层间距变化将导致层间吸附大量分子。(3)采用分子模拟方法对甲烷在不同润湿性修饰石英模型中进行吸附扩散模拟,研究表明:未修饰的(100)面吸附量大于其他面的吸附量;甲烷在各润湿性修饰模型中的吸附量均随着压力的增加而增加,甲基修饰模型更加亲甲烷;1nm模型中的甲烷只在壁面处形成吸附层,而2nm模型中形成5个吸附层;甲烷的扩散系数均随着压力的增大而减小。(4)对CH4、CO2和H2O在石英(100)面进行密度泛函理论研究,结果表明:CH4、H2O和CO2在Si02(100)面的吸附均为物理吸附;CO2的吸附能力最强,CH4的吸附能力最弱;各吸附质吸附后的物理结构发生了不同程度的变化;吸附前后Si02的态密度基本重合;吸附后CH4、H2O、CO2的态密度出现不同幅值的变化。

关键词：页岩气蒙脱石伊利石石英吸附扩散

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基于分子模拟的软硬煤瓦斯吸附扩散行为研究

基于分子模拟的软硬煤瓦斯吸附扩散行为研究

作者：王丹丹河南理工大学

学位级别：硕士

软硬煤分子结构的差异及其对吸附解吸扩散差异的影响规律和机理,是煤层瓦斯灾害防治和煤层气开发可行性评价的重要方面。从微观角度开展以上研究是发现和解释宏观规律的必要手段。目前,有关煤吸附扩散特性的研究大多侧重于物理实验研究... 详细信息

软硬煤分子结构的差异及其对吸附解吸扩散差异的影响规律和机理,是煤层瓦斯灾害防治和煤层气开发可行性评价的重要方面。从微观角度开展以上研究是发现和解释宏观规律的必要手段。目前,有关煤吸附扩散特性的研究大多侧重于物理实验研究,把微观规律与宏观规律方面相结合的研究较少。论文选取了无烟煤、焦煤和肥煤典型软硬煤样,开展了X射线衍射实验,查明了软硬煤分子结构参数的差异。参照晶体结构数据库ICSD中石墨的晶胞参数,构建优化了不同孔径和水分含量的超晶结构模型,体现了软硬煤分子结构差异。用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC),模拟了甲烷在1nm、3nm和5nm孔径内软硬煤的等温吸附规律,且对比分析了相同孔径软硬煤吸附差异特征,从分子结构和分子间作用力方面阐明了差异机理。分析了甲烷在不同温度和水分含量不同下的吸附特征,揭示了这两个因素对甲烷在软硬煤中吸附影响规律。用分子动力学法(MD)模拟研究了软硬煤的瓦斯扩散规律,分析了在相同温度和相同孔径下,典型软硬煤的扩散特性差异。模拟了1nm、3nm和5nm孔径内甲烷在软硬煤中的扩散差异特征。计算了三组典型软硬煤在不同温度下的扩散系数,通过Arrhenius方程拟合计算得到三组煤样的活化能。研究结果表明,超晶胞结构模型从晶胞倍数、层数,来反映软硬煤的延展度(La)、堆砌度(Lc)和层间距(d)差异。超额吸附量在1nm孔径下最大、3nm次之,5nm最小;在同一孔径和温度下,相对于硬煤,软煤甲烷超额吸附量更大。随着含水量增加,甲烷在软硬煤中的吸附量均减小,当含水量达到一定程度时,煤对甲烷吸附量基本不再发生变化,原因是煤结构模型的吸附位基本被水分子占据。随着温度的升高,软硬煤吸附量均呈下降趋势,且软煤始终高于硬煤,另外软硬煤吸附量之间的差距逐渐缩小。软硬煤扩散系数的计算结果表明,甲烷在软硬煤中的扩散系数均随着水分的增加而降低,随着模拟温度的升高而增大,且软煤扩散系数均大于硬煤。计算得到的扩散系数进行了Arrhenius方程拟合得到不同温度下三组软硬煤的活化能,结果表明相较于硬煤,软煤的活化能更小,说明甲烷在软煤中更易扩散出来。

关键词：软硬煤分子模拟吸附扩散超晶胞模型