乙烯—乙烷分离用π络合吸附剂的研究

【摘要】： 烯烃-烷烃的分离是石油化工行业中重要的分离过程,其中以分离乙烯-乙烷最具代表性。在烯烃厂,一直以来使用低温精馏方法分离乙烯-乙烷。尽管精馏是一种非常成熟的工艺,但能耗巨大,研究人员一直致力于寻求一种高效、节能、低成本的方法以取代低温精馏。π络合吸附分离作为一种介于物理吸附和化学吸附之间的新型吸附分离技术,引起了科学研究者的广泛关注,其关键是开发具有高选择性的π络合吸附剂。 本文在课题组前期工作的基础上,借助现代分析方法,对乙烯-乙烷分离用π络合吸附剂的吸附机理、载体改性、组成优化、稀土添加影响以及新材料开发等作了一些新的探索。具体的研究内容可归纳如下: 通过分子轨道计算对CuCl络合吸附C_2H_4的行为进行了分子模拟研究,并在计算过程中考虑了载体活性炭的影响因素,确定了活性炭上CuCl与C_2H_4作用的微观吸附结构,结果表明:CuCl在活性炭上的负载对位置有明显的选择性,CuCl以铜端选择吸附在活性炭表面的顶位和桥位上,顶位吸附最强。C_2H_4与Cu(I)发生络合作用时形成对称的三元环结构,一个CuCl分子至多只能吸附一个C_2H_4分子。吸附能与键长的计算结果显示,由于载体炭的作用明显削弱了Cu(I)与C_2H_4之间的络合反应强度。 通过对载体活性炭的改性及CuCl负载量的优化研究,制备出了选择性吸附乙烯的载铜活性炭吸附剂,并对所制吸附剂进行了一系列的表征分析,考察CuCl在活性炭表面分散的结构状态。研究发现,络合吸附剂NAC无法有效地用于C_2H_4-C_2H_6体系的分离,其主要原因在于乙烷在活性炭上较强的物理吸附会影响到络合吸附剂对乙烯的吸附选择性;其次,乙烯的络合吸附量偏低也影响了吸附剂的分离效果。活性炭上CuCl的分散能力越强,吸附剂对乙烯-乙烷的分离效果越好。增大活性炭的比表面积和表面含氧官能团的数量,都将有利于CuCl在活性炭表面的分散。对活性炭的改性研究结果表明,双氧水改性和氢氟酸改性皆可使载铜活性炭吸附剂对乙烯-乙烷的分离性能有很大的改进,但双氧水改性的效果更明显;且双氧水处理时的反应条件温和,不产生附加污染物,其操作易于 【关键词】：π络合 吸附剂 吸附分离 乙烯 乙烷
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ028
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 文献综述14-40
• 1.1 引言14-15
• 1.2 π络合吸附分离技术的发展15-16
• 1.3 π络合吸附原理16-19
• 1.4 π络合吸附剂19-24
• 1.4.1 单层分散型吸附剂20-22
• 1.4.1.1 制备方法20-21
• 1.4.1.2 分散阈值的理论估算21-22
• 1.4.2 离子交换型吸附剂22-24
• 1.4.2.1 离子交换沸石22-23
• 1.4.2.2 离子交换树脂23-24
• 1.5 π络合吸附分离的应用研究24-30
• 1.5.1 π络合吸附用于大吸附量分离过程24-27
• 1.5.1.1 分离回收CO 的工业应用24-25
• 1.5.1.2 分离烯烃－烷烃25-26
• 1.5.1.3 分离芳香烃－脂肪烃26-27
• 1.5.2 π络合吸附用于净化过程27-29
• 1.5.2.1 用于净化烯烃27-28
• 1.5.2.2 用于脱除脂肪烃中的少量芳烃28
• 1.5.2.3 用于深度脱硫28-29
• 1.5.3 其它应用前景29-30
• 1.6 本文的研究目的和内容30-32
• 参考文献32-40
• 第二章 载铜活性炭络合吸附乙烯的分子轨道计算40-57
• 2.1 引言40
• 2.2 分子轨道计算理论和模型40-43
• 2.2.1 理论方法40-41
• 2.2.2 基组41-42
• 2.2.3 原子簇模型的确立42-43
• 2.3 分子轨道计算方法和步骤43-45
• 2.3.1 几何优化43
• 2.3.2 表征稳定点43-44
• 2.3.3 能量计算44-45
• 2.4 计算结果与讨论45-54
• 2.4.1 CuCl 在活性炭载体表面的负载45-47
• 2.4.2 Cu(I)与C_2H_4的络合反应机理47-48
• 2.4.3 活性炭上CuCl 对C_2H_4的络合吸附机理48-54
• 2.5 本章小结54-55
• 参考文献55-57
• 第三章 乙烯－乙烷分离用载铜活性炭吸附剂的制备与表征57-102
• 3.1 引言57
• 3.2 实验部分57-63
• 3.2.1 络合吸附剂的制备57-58
• 3.2.2 表征方法及原理58-61
• 3.2.2.1 XRD58-60
• 3.2.2.2 BET 及PSD60
• 3.2.2.3 XPS60-61
• 3.2.2.4 TPR61
• 3.2.2.5 TG-DSC61
• 3.2.3 吸附剂分离性能评价61-63
• 3.3 结果与讨论63-97
• 3.3.1 NAC 络合吸附剂分离CO-N_2和C_2H_4-C_2H_6的性能比较63-67
• 3.3.2 载体活性炭的改性研究67-80
• 3.3.2.1 不同改性方法对活性炭物理性能的影响67-72
• 3.3.2.2 不同改性方法对活性炭表面化学的影响72-76
• 3.3.2.3 不同改性方法对活性炭上CuCl 分散阈值的影响76-77
• 3.3.2.4 不同改性方法对吸附分离C_2H_4-C_2H_6的影响77-80
• 3.3.3 CuCl 负载量对吸附剂分离C_2H_4-C_2H_6的影响80-86
• 3.3.4 CuCl 在活性炭表面的分散研究86-97
• 3.3.4.1 BET 分析结果86-87
• 3.3.4.2 XRD 分析结果87-92
• 3.3.4.3 TG-DSC 分析结果92-94
• 3.3.4.4 XPS 分析结果94-95
• 3.3.4.5 H_2-TPR 分析结果95-97
• 3.4 本章小结97-98
• 参考文献98-102
• 第四章 添加稀土镧对吸附分离乙烯－乙烷的影响102-113
• 4.1 引言102
• 4.2 实验部分102-103
• 4.2.1 稀土复合吸附剂的制备102-103
• 4.2.2 表征方法103
• 4.2.3 吸附分离性能评价103
• 4.3 结果与讨论103-110
• 4.3.1 稀土助剂的添加效果103-104
• 4.3.2 不同稀土添加形态的影响104-105
• 4.3.3 稀土氯化镧用量的优化105-106
• 4.3.4 稀土复合吸附剂的再生性能106-107
• 4.3.5 稀土在络合吸附剂中的作用机理107-110
• 4.3.5.1 稀土添加对吸附剂结构的影响107-108
• 4.3.5.2 稀土添加对吸附剂还原行为的影响108-109
• 4.3.5.3 稀土在吸附剂表面的分布109-110
• 4.4 本章小结110-111
• 参考文献111-113
• 第五章 新型有序介孔材料分离烯烃－烷烃初探113-128
• 5.1 引言113
• 5.2 实验部分113-115
• 5.2.1 介孔炭分子筛的制备113-114
• 5.2.2 载铜吸附剂的制备114
• 5.2.3 吸附分离性能评价114
• 5.2.4 表征方法114-115
• 5.2.5 实验原料115
• 5.3 结果与讨论115-126
• 5.3.1 CuCl/SBA-15 分离烯烃－烷烃115-121
• 5.3.2 C-SBA15 的表征结果121-124
• 5.3.3 CuCl/C-SBA15 分离烯烃－烷烃124-126
• 5.4 本章小结126
• 参考文献126-128
• 第六章 结论与展望128-131
• 撰写和发表的论文131-132
• 致谢132

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中的自发分散及其应用    谢有畅,唐有祺

X光衍射法测定MoO_3在γ-Al_2O_3表面的单层分散量    刘英骏,谢有畅,明晶,刘军,唐有祺

MoO_3与不同载体的相互作用及其单层分散量的测定    刘英骏,谢有畅,解刚,唐有祺

活性炭及表面性质对Ru基氨合成催化剂性能的影响    韩文锋,赵波,霍超,刘化章

氯化亚铜在活性炭载体表面单层分散的密度泛函理论计算    黎军,马正飞,黄丽娜,刘晓勤,姚虎卿

介孔纳米结构材料的研究与发展    赵丽,余家国,赵修建,程蓓,张谢群,郭瑞

变压吸附分离一氧化碳技术的应用    陈健，古共伟

X射线相定量法测单层分散阈值    潘晓民,谢有畅

双金属氧化物和氧化物载体组分间的相互作用    陈懿

介孔分子筛SBA-15中表面羟基及模板剂去除的~1H核磁共振研究    石磊,邹雁,庄继华,贺鹤勇

吸附法分离回收工业尾气中烯烃的研究    曾海

吸附法回收环氧乙烷生产尾气中乙烯的工业应用基础研究    光辉

从炼厂气中分离乙烯和丙烯的吸附剂研究    朱英刚

载铜活性炭络合吸附一氧化碳的分子模拟研究    黎军

制备条件及掺杂铈对SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化性能的影响    谭志伟;邵宇;

固体超强酸SO_4~(2-)-La_2O_3-TiO_2催化合成环己烯    张霞;吴凤华;胡益民;

改性活性炭在微波场中的升温行为    李晨曦;曾向东;张登峰;杨丽莉;范麦妮;

α一Fe_2O_3在介孔分子筛MCM一41上的最大分散量    李惠云,王卫民

介孔纳米γ-Al_2O_3的制备及其吸附性能    冯青琴;何军志;

竹材加工剩余物制备竹炭研究进展    罗辉;蒋新元;李湘洲;胡迅;

活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究    李子龙;马双枫;王栋;王成彦;魏明岩;

活性炭改性及在发黄偏二甲肼脱色中的应用    陈丽萍;苟小莉;李霞;

氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中的自发分散及其应用    谢有畅,唐有祺

锶离子在纳米TiO_2表面单层分散阈值的研究    宋长友,吴念祖,王平

有序介孔碳的制备及其在超级电容器中的应用研究    李树坤;赵东林;沈曾民;

国内外生产清洁汽油技术进展    冯秀芳;

活性炭催化均四氯乙烷脱HCl制备三氯乙烯反应的研究    孙璐璐;何邦方;王佳;吕利敏;刘纯山;

Mg—Al水滑石固载Cr(Ⅵ)的结构和氧化性能研究    王洪艳;刘宝生;纪红兵;陈敏东;

负载型加氢催化剂金属组分在载体上的分布状态    田然;王甫村;孙发民;朱金玲;吕倩;

活性炭改性的研究进展及其应用    蔡芬芬;朱义年;梁美娜;

酸预处理对Ni/AC催化剂低温脱硫活性的影响    梁娟;尹华强;郭家秀;苏艳霞;米仲琴;

合成氨液氮洗驰放气变压吸附提纯CO实验研究    陈玉保;宁平;孙海燕;陈云华;孙嵩;张无敌;尹芳;

V_2O_5/TiO_2催化剂表面分散状态与SCR催化性能的研究    杨芳;唐富顺;许波连;邱金恒;范以宁;

CuO脱硫剂的制备与筛选    齐景丽;张文慧;徐春明;周广林;

CuO-Mn_xO_y/γ-Al_2O_3催化剂的制备、表征及其催化还原NO的性质研究    李丹

活性炭及其改性催化剂应用于碘化氢分解的性能及机理研究    陈云

锌基氧（硫）化锌微纳米结构的合成、表征、光电性质及生长机理研究    黄林勇

等离子体与CuO/TiO_2/γ-Al_2O_3催化体系协同脱除NO研究    李惠娟

二维三角晶格光子晶体的光学特性及应用研究    李秀杰

新型功能化吸附剂的制备及其在金属离子分析中的应用    李振华

弱键（氢键、卤键和锂键）的电子密度拓扑分析方法研究    张雪英

酰胺类新型成核剂的制备及聚乳酸的结晶性能研究    蔡艳华

木质素磺酸盐的溶液行为及其在气/液和固/液界面的吸附机理研究    严明芳

玉米粗缩病抗性遗传研究    史利玉

导电高分子修饰活性炭电极的制备与电化学性能研究    刘兰

炭基吸附剂在模拟卤水提碘中的应用研究    韩欣欣

有序介孔材料的制备及其应用研究    罗劭娟

三价钴氨络合物催化还原中活性炭改性的研究    程静怡

活性炭催化还原Fe（Ⅲ）EDTA络合物的研究    杨小娟

Fenton试剂高级氧化法处理丙二醇废水的研究    王浩伊

介孔材料作为纳米线模板和吸附剂的应用研究    周昌祥

几种新型分子间弱相互作用的理论研究    卢军明

医疗废物组分特性及其焚烧二噁英控制    张怀强

变压吸附法分离合成气中CO的吸附剂制备及性能研究    张健

铜表面一氧化碳吸附的ab initio研究    方志刚,王娟

活性炭纤维活化机理研究    高首山,孙家军

活性碳纤维的化学改性    高首山,邓景屹,刘文川

氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中的自发分散及其应用    谢有畅,唐有祺

工业表面活性剂在纳米材料/纳米结构材料制备中的应用及展望    陈庆春

金属间化合物催化加氢性能的研究 Ⅰ.LaNi_5在乙烯、丁二烯加氢反应中的催化活性    汪景春,蔡水玉,远松月,吴越

乙烯在CuO/γ-Al_2O_3上吸附性能的研究    赵璧英,张玉芬,段连运,谢有畅,唐有祺

X光衍射法测定MoO_3在γ-Al_2O_3表面的单层分散量    刘英骏,谢有畅,明晶,刘军,唐有祺

MoO_3在不同来源的γ-Al_2O_3表面上单层分散的研究    刘英骏,谢有畅,李册,邹志扬,唐有祺

由溶液中正丁胺的吸附等温线测定固体表面酸度    赵璧英,康志军,李超

乙烯/乙烷络合分离吸附剂的制备及表征    梅华

粉末活性炭在微污染源水处理中的应用研究    刘成

我国乙烯工业现状及发展思路探讨    李东梅,覃伟中

乙烯工业发展带来的思考    金浩庭

美国乙烯工业到2002年有望复苏    

乙烯及乙烯工业现状    黄立道

《乙烯工业》期刊投稿系统升级    

《乙烯工业》期刊投稿系统升级    

《乙烯工业》期刊投稿系统升级    

《乙烯工业》期刊投稿系统升级    

《乙烯工业》期刊投稿系统升级    

我国乙烯工业存在的问题及对策    张洋;

新世纪乙烯工业发展趋势    袁晴棠;

中国乙烯工业的发展概况与展望    袁晴棠;

乙烯生产中的优化研究    陈德烨;周丛;

正构烷烃含量对裂解烯烃收率的影响及乙烯裂解原料调配    刘纪昌;沈本贤;

石脑油催化裂解制烯烃技术经济分析    刘学龙;鲁建春;周春艳;单崇杰;张凤秋;

Nb_2O_5改性HZSM-5催化生物乙醇脱水制乙烯    李宁;陆翠云;许冬生;韩毓旺;

稀土改性酸化膨润土催化乙醇流化床脱水制乙烯    洪爱珠;颜桂炀;刘欣萍;肖荔人;陈庆华;

乙烷制备乙烯CSTP工艺与NCOD工艺的比较    肖励雄;何琨;

乙烯工业原料优化的新进展    瞿国华;

我国石化工业发展中的几个问题    张旭之;

世界乙烯工业竞争日趋激烈    石宝明;朱和

我国乙烯工业正热身远航    尹其浩

乙烯工业步入发展快车道    尹其浩

乙烯工业后市天高云淡    尹其浩

80万吨乙烯项目力争年底开工    严运涛　实习生　张月盈 通讯员　伍政

我国乙烯工业中长期发展需科学规划    罗博 刘元旭

善管理者占先机    本报记者 叶文峰　任宁宁 陈少峰

我国乙烯工业“九五”期间不断壮大发展    记者 陈金国

中国石油乙烯工业快速发展    记者 任继凯

乙烯发展希望与挑战同在    

离子液体吸收分离乙炔乙烯的分子模拟与实验研究    赵旭

聚苯乙烯工业装置的建模与优化    王文清

液化天然气接收站与乙烯一体化技术研究    王良军

甲醇制低碳烯烃流化床反应器的研究    王彪

炼厂干气中乙烯和乙烷吸附分离技术的研究    钮慧

中石化茂名乙烯公司企业培训模式研究    范琦

盘锦乙烯工业公司技术改造决策研究    孟凡录

燕山乙烯装置汽油分馏塔存在问题研究    齐东峰

常压渣油催化裂解多产丙烯乙烯（MPE）工艺研究    曹国庆

天津石化公司乙烯厂合成树脂营销策略研究    周晓彤

兰州石化烯烃车间生产过程控制    杜江

改性纳米HZSM-5催化剂上生物乙醇脱水制乙烯的研究    朱晓茹

WO_3/HZSM-5催化剂上乙醇催化脱水制乙烯的研究    刘欣

乙烷氨氧化制乙腈和乙醇脱水制乙烯反应催化剂的研究    张艳飞