18、从吸附理论出发，查阅文献，谈谈氢能的储存方式及其吸附储氢的现状，并指出你认为最有潜力的储氢方式。
答案1：氢能是21世纪主要的新能源之一。作为一种新型的清洁能源， 氢的制取、 安全高效储存与输送及规模应用是当今研究的重点课题，而氢的储存是氢能应用的关键。储氢材料能可逆地大量吸放氢，在氢的储存与输送过程中是一种重要载体。
根据氢的气体特性，其储存方式可分为物理法和化学法。物理储存方法主要有高压氢气储存、液氢储存、活性炭吸附储存、玻璃微球储存、地下岩洞储存等；化学储存方法有金属氢化物、化学氢化物（包括无机物及有机物）储存等；
高压气态储氢是一种应用广泛、简便易行的储氢方式，而且成本低，充放气速度快，且在常温下就可进行。但是以普通钢材制造的压力容器，其容量非常小。， 存在氢气易泄漏和容器爆破等不安全因素。由于容器压力愈高，充氢站的建设、压缩运行所化的代价愈高，这使得其具有实施问题。高压气态储氢其能量密度一般都较低。
液氢储存具有较高的体积能量密度及储氢质量。但是由于氢气液化要消耗很大的冷却能量，增加了储氢和用氢的成本。由于低温容器的热漏损，其储存成本较贵，安全技术也比较复杂，因此携带液氢规模实施是不可行的。
金属氢化物储氢是使氢与金属形成金属氢化物，加热后，金属氢化物分解脱氢而得氢气。金属氢化物中的氢以原子状态储存于合金中重新释放出来时经历扩散、相变、化合等过程。这过程受热效应与速度的制约，因此金属氢化物储比液氢和高压氢安全，并且有很高的储存容量。但是其再氢化难。
金属氢化物储氢与压力容器储氢相比：
① 单位重量的储氢量并不高，储氢材料加上容器后，单位重量的储氢量低于高性能材料的压力容器，一般在1.5％以下。
② 单位体积的储氢容量有所提高，为0.05kg H2/L。
③ 储氢压力为1－2MPa，远低于压力容器，提高了安全性，充氢站要求及充氢能耗皆降低。
④ 金属氢化物对氢气中的少量杂质如O2，H2O，CO等有较高的敏感度，高于燃料电池电极催化剂的敏感度，因而提高了对原料氢的质量要求。
⑤ 存在金属氢化物的机械强度、反复充放后的粉碎等问题。目前，金属氢化物可反复充放的次数不多且价格昂贵，所以以金属氢化物作为储氢方法的运行费用是很高的。
③ 储氢化物的容器要能够耐高压，还要有足够的换热面积，能够迅速的传递吸氢和放氢反应过程中释放或者需要的热量。
世界各国都在竞相研究开发不同的金属储氢材料。新型储氢合金层出不穷， 性能在不断提高，应用领域也在不断扩大。
无机物及有机物储氢一些无机物能与H2反应，其产物既可以作燃料，又可分解获得H，是一种目前正在研究的储氢新技术。该方法的主要优点是便于大量地储存和运输，安全性好，但储氢量和可逆性都不是很好。
吸附储氢是近年来出现的新型储氢方法。其包括如下： （1）活性炭吸附贮氢
活性炭低温吸附具有相当好的储氢能力，在-196℃，4.2MPa时，活性炭
的储氢量约总重的5％。但是考虑到-196℃的低温、4.2MPa的压力，兼有高压容器法和液氢法的弱点，在车上不可行。
（2）碳纳米管储氢
其中以碳纳米管最引人注目。由于碳纳米材料中独特的晶格排列结构，材料尺寸非常细小，具有较大的理论比表面积，被认为是一种很有前途的吸附储氢材料。碳纳米管对氢的吸附量比活性炭大得多，另外，氢气的解吸速度快，可直接获得氢气，使用方便。
（3）BN纳米管及硫化物纳米管
最近的研究表明，BN和MoS2 纳米管也具有奇特的储氢性能。在10MPa下，多壁BN纳米管的吸氢量为1.8wt％，竹节型BN纳米管的吸氢量可高达2.6 wt％ 。
（4）金属有机骨架储氢材料
金属有机骨架（MOF）材料是最近才被报道的一类新型储氢材料。
由于吸附储氢具有安全可靠和储存效率高等特点而发展迅速，该技术具有压力，适中、储存容器自重轻、形状选择余地大等优点，且与其他储氢方式比较，吸附储氢为最有潜力的储氢方式。 答案2：
储氢方法有多种多样，归纳起来包括两种，一种为物理方式储氢，例如高压气态储氢，低温液态储氢以及吸附储氢等。另一种为化学储氢，如储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体等。对于车用氢存储系统,世界能源署提出的目标是,质量储氢密度大于5% ，体积储氢密度大于50kg/m3，放氢温度低于423K,循环寿命超过1000 次；而美国能源部(DOE)提出的目标是，质量储氢密度不低于6.5%，体积储氢密度不低于62kg/m3。
高压气态储氢简便易行，成本低，充放气快速，常温下可进行。但是其储氢容量小，储氢的质量分数为1.0%左右，且需要笨重的钢瓶。气态储氢安全性也差。此外，压缩充气时需要的配套设施也多。现在开始采用质量较轻但价格较贵的聚乙烯、碳质纤维、环氧树脂和铝衬垫等作为储气罐。
低温液态储氢可以达到最高的储氢密度。但是，液氢的生产、储存、运输对注，以及氢液化消耗大量能源的问题，使液态储氢规模实施是不可行的，特别是无法应用在车用燃料上。
储氢合金种类繁多，性能各异。稀土储氢合金主要通过元素取代。表面处理等方法改进储氢性能，在镍氢电池等领域已得到广泛的应用。但储氢量不高，成本太高。Ti系、V系等储氢合金，储氢量略高，相对便宜，但分别存在难活化、抗毒性差等问题，一般通过元素取代改善性能，目前在某些实际领域也得到了一定的应用。镁基材料具有吸氢量大（镁单质的理论储氢量为7.6wt%）、价格便宜、等温线平坦、滞后小的特点，是公认的最有前途的储氢材料。但其存在放氢温度高（250-300℃）、放氢动力学性能较差等缺点。一般通过掺杂及增大材料比表面积来改善其性能，基本解决了镁放氢的动力学问题。最近研究希望通过镁的配位化合物及镁与一些金属配位化合物的复合来降低体系反应焓，期待解决放氢温度过高的问题。
配位氢化物是以NaAlH4和LiBH4为代表的一系列轻金属的铝氢化物和硼氢化物。这类化合物具有很高的理论储氢容量（LiBH4的理论储氢量为18wt%），但合成比较困难。NaAlH4是其中研究最广泛的一种储氢材料。目前研究的重点是改善其动力学性质、合成新的配位氢化物以及研究吸收氢机理。值得注意的是，最近金属硼氢化物正掀起一阵研究热潮。
氨基化合物储氢体系是近年来的研究热点。其中Li-N-H和Li-Mg-N-H体系的制备、性能、反应机理尤为受到关注。该体系储氢量高，使用条件相对温和。该体系存在两大问题，一是低温下吸收氢动力学性能差，再吸氢温度过高，可逆性差；一是反应过程中NH3是否存在的反应机理存在争议。
有机液体储氢是利用烯烃、炔烃和芳烃与氢的可逆反应实现放氢。与传统储氢方法相比，它具有储氢量大、储氢效率高、储存运输简便、循环寿命长（可达20年）等优点。制约其发展的是其脱氢效率。目前采用的催化剂在高温非稳态操作下极易失活，低温活性不佳。体系放氢需要吸收大量的热，能耗高。
吸附储氢是近年来出现的新型储氢方法。依靠储氢材料异常大的比表面积吸附储氢。所使用的材料主要有分子筛、高比表面积活性炭和新型吸附剂（纳米材料）等。由于该技术具有压力适中、储存容器自重轻、形状选择余地大等优点，已引起广泛关注。 ① 活性炭
活性炭储氢是利用超高比表面积的活性炭作吸附剂的吸附储氢技术。研究表明，在超低温77K、2～4MPa 条件下，超级活性炭储氢质量分数可达5.3 %～7.4 %。通过高硫焦制备的超级活性炭，在93K和6MPa条件下，储氢质量分数达到9.8 %。超级活性炭储氢具有经济、储氢量高、解吸快、循环使用寿命长和易实现规模化生产等优点，但所需温度低，今后研究的重点将放在提高其储氢温度方面。 ②碳纳米管
1997年，美国可再生能源国家实验室的Dillon等首次报道了碳纳米管储氢的实验结果，纯净的单壁碳纳米管的质量储氢能力达5%～10% ，从而成为世界范围内的研究热点。由于碳纳米材料中独特的晶格排列结构，材料尺寸非常细小，具有较大的理论比表面积，被认为是一种很有前途的吸附储氢材料。碳纳米管可分为单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)。碳纳米管产生一些带有斜口形状的层板，层间距为0.337nm，而氢气分子的动力学直径为0.289nm，所以碳纳米管能用来吸附氢气。同时碳纳米管中含有许多尺寸均一的微孔，当氢到达材料表面时，除被吸附在材料表面上外，还受到毛细力的作用，被压缩到微孔中，由气态变为固态。因此，这种材料可以通过吸附而储存相当多的氢，碳纳米管对氢的吸附量比活性炭大得多。另外，由于这些层板之间氢的结合不牢固，压力降低时能够通过膨胀来释放氢气，解吸速度快(数十分钟内完成)，可直接获得氢气，使用方便。
应当指出的是，虽然碳纳米管具有较高的储氢量，但将其用作商业储氢材料还有一段距离，主要原因在于批量生产碳纳米管的技术尚不成熟且价格昂贵，在储氢机理、结构控制和化学改性方面还需做更深入的研究。 ③金属有机骨架储氢材料
金属有机骨架(MOF)材料是最近才被报道的一类新型储氢材料。这种金属有机骨架类聚合物储氢材料质量轻、
硬度高，在吸氢方面具有优异性能，引起了化学家对这一领域的兴趣。MOF具有统一大小和形状的微孔结构；具有比碳类多孔材料还大的比表面积；与其他一些材料需要110～500 ℃的高温才能释放出氢相比，MOF属于少数几类能在较低限制条件下结合和释放氢的材料，可以在室温、小于2MPa的压力下快速可逆地吸收大量的氢气，在室温和1MPa条件下，也可储存2%的氢气；在78K的低温下，其储氢量达4.5%；通过人工设计、分子组装和晶体工程等方法进行调节和控制，选择合适的金属离子和有机配体，使得空腔的大小和形状在一定程度上可以人为地进行调控，在改善氢气吸附能力方面，MOF的某些性质超过了单壁碳纳米管。金属有机骨架有望成为理想的储氢材料。
氢能作为理想的新型能源和含能体能源,制约其实用化、规模化的关键是储氢。目前的一些储氢材料和技术离氢能的实用化还有较大的距离,在质量和体积储氢密度、工作温度、可逆循环性能以及安全性等方面,还不能同时满足实用化要求。但是我认为，镁基储氢合金、碳纳米管、金属有机骨架储氢材料是最有潜力的理想储氢材料，科研工作者应该重点关注与研究这类材料。
答案3：
吸附理论中，按吸附发生的方式可分为：化学吸附和物理吸附过程。氢能的储存也可相应分为化学储氢和物理储氢。
化学储氢方面：
（1）利用储氢合金（如稀土储氢合金）来储氢。目前已经有一定的应用了。对于储氢金属主要是通过元素取代（掺杂）和表面处理（增大比表面积）方式改进其储氢性能。
传统储氢金属理论储氢容量与DOE目标相差较大，而镁具有大的吸氢性能，所以研究制备镁基材料的复合体系储氢是改善储氢性能的一种途径，也是很有前途的一途径。 （2）利用配位氢化物（轻金属的铝氢化合物和硼化物）储氢。
（3）有机液体储氢。利用烯烃、炔烃和芳香烃与氢的可逆反应实现吸放氢。
物理储氢方面：
物理储氢主要是以活性炭、碳纤维、碳纳米管为代表，依靠大比表面积吸附氢通过物理吸附来储氢。其优点是平衡压力低，缺点是要求低温下才能大量储氢。目前，对碳纳米管储氢的研究很热门。但是对于碳纳米管的最大理论储氢量及理论模型还没有确定的结论。
为了实现储氢技术的突破发展，还是要开发和设计新的储氢材料。如碳纳米管材料等。这也为我们提供了一种思路，那就是要密切关注材料界的新发现，这是开发新的储氢材料的土壤和根本。 答案4：一储氢方式 1 压缩储氢
加压压缩储氢是最常见的一种储氢技术，通常采用笨重的钢瓶作为容器。由于氢密度小，故其储氢 效率很低。 2 液化储氢
液氢的热值高，每 热值为汽油的3倍。因此，液氢储存工艺特别适宜于储存空间有限的运载场合，但是由于氢气液化要消耗很大的冷却能量，储存容器必须使用超低温用的特殊容器，因而其储存成本较贵，安全技术也比较复杂。 3 玻璃微球储氢
空心玻璃微球具有在低温或室温下呈非渗透性，但在较高温度(300℃ ～400℃)下具有多孔性的特点。
在高压下(10 Mpa-200MPa)，加热至200℃～300℃ 的氢气扩散进入空心玻璃球内，然后等压冷却，氢的扩散性能随温度下降而大幅度下降，从而使氢有效的储存于空心微球中。使用时，加热储器，即可将氢气释放出来。 4 金属氢化物储氢
某些过渡金属、合金、金属间化合物由于其特殊的晶格结构等原因，在一定条件下，氢原子比较容易进入金属晶格的四面体或八面体间隙中，形成金属氢化物。金属氢化物在较低的压力(1 x 10。Pa)下具有较高的储氢能力，可以达到lOOkg／m 以上，但由于金属密度很大，导致氢的质量百分比很小，只有2％～7％。金属氢化物的储氢含量虽然较高，但是金属储氢自有其致命的缺点，即氢不可逆损伤。 5 吸附储氢
吸附储氢是近年来出现的新型储氢方法。由于其具有安全可靠和储存效率高等特点而发展迅速。吸附储氢方式分为物理吸附和化学吸附两大类，所使用的材料主要有分子筛、高比表面积活性炭和新型吸附剂(纳米材料)等。由于该
技术具有压力适中、储存容器自重轻、形状选择余地大等优点，已引起广泛关注。 6有机化合物储氢
自从20世纪7O年代利用可循环液体化学氢载体储氢的构想被提出以来，研究人员开辟了这种新型
储氢技术，其优点是储氢密度高、安全和储运方便；缺点是储氢及释氢均涉及化学反应，需要具备一定条件并消耗一定能量，因此不像压缩储氢技术那样简便易行 。因此，该技术商业化大规模使用还有很远的距离。 二 吸附储氢现状
目前，用于储氢的吸附剂主要有：①分子筛；②一般活性炭；③ 比表面积高的活性炭；④ 新型吸附剂。前3种为常规吸附剂的吸附储氢能力以比表面积高的活性炭为最佳，一般活性炭次之。新型吸附剂为9O年代初出现的新型复台材料。 1 常规吸附剂
活性炭吸附储氢性能与储氢的温度和压力密切相关：一般来说，温度越低，压力越高，储氢量越大。低温活性炭吸附主要为物理吸附，其吸附等温线为典型的Langrau[r型曲线(在某一温度下，吸附量随压力增大将趋于某一定值)。比表面积高的活性炭与常规活性炭相比，其体积密度普遍较小，若同时考虑体积园素．其储氢量也只比常规活性炭大。园此，在对活性炭进行MACS处理的同时也应采取措施，提高其体积密度。改变体积密度对储氢性能的影响效果往往是表面改性的2倍。 2 新型吸附剂
新型吸附剂主要有复台吸附剂、MCM-41、层柱粘土、磷铝分子赭、碳纳米管等。碳纳米管由日本饭岛博士在1991年首先制得。为开发高教储氢吸附剂．各国研究者正致力于纳米吸附材料的研究 A纳米储氢材料的研究正在向吸、脱附性能优异、表面处理成本低且能大批量生产的方向深人发展技术难点在于选用合适的催化劫、优化碳纳米管的制造方法，以降低成本．大批量生产高纯度碳纳米管。 三 最有潜力的储氢方式
氢的储存技术是开发利用氢能的关键性技术，如何有效地对氢进行储存，并且在使用时能够方便地释放出来，是该项技术研究的焦点。压缩储氢是目前广泛使用的储存方式，经济性较好，对环境污染较小，效率可达93％；液化储氢成本昂贵，但由于具有很高的能量密度，因此主要用于航空航天领域；金属氢化物储氢体积密度可高达100kg／m 以上，是所有储氢方式中最高的，但质量比较大，成本也高于压缩储存方式；碳质吸附储氢还处于初期的发展阶段，目前的研究重点是提高室温、常压下氢的吸附量，在吸附机理、吸附剂的合成和吸附剂的净化等方面取得突破性进展。尽管许多工作还没有展开，但碳质吸附储氢已经显示出了一定的优越性，是未来非常有潜力的氢储存方式。
此外, 作为储氢容量指标, 国际能源机构认为必须超过5 % (质量分数) 。除镁基合金外, 其它储氢合金皆不能达到此容量。然而, 碳基材料的储氢容量却可以超过这一指标。其中储氢容量最大的吸附材料是碳纳米管, 已被证实的储氢容量是10 % (质量分数) , 但是批量生产碳纳米管的技术尚不成熟, 其昂贵的价格使其尚不具备实际应用的价值(如应用于人防工程备用氢能发电站) ;21 世纪有望大规模生产的碳基储氢材料是超级活性炭和活性炭纤维, 二者与碳纳米管的储氢容量相近, 但成本约低10 倍。因此, 在高比表面积的超级活性炭上吸附储氢, 具有吸放氢条件温和、储氢容量较大、成本低的基本素质, 展现出规模储氢的希望。
19、一氧化碳
文采用如图 l所示的3层 Pu原子的平板周期模型．为满足周期性边界 条件，两层平板之间的真空高度设定为3．0 nm．模型中总共包括 l2个 Pu原子和 1个 CO分子．CO分子 在 ~-Pu(111)面上有 3种典型吸附位置，如图2所示分别为顶式、桥式、心式。线性分子在钚表面吸附时， 以垂直、平行方式接近．本文考虑了以下几种吸附方式：a)顶式垂直吸附，CO分子垂直于 1个 Pu原子的 正上方 ；b)桥式垂直吸附，CO分子垂直于2个最近 Pu原子中点的正上方；c)心式垂直吸附，CO分子垂 直于面上3个 Pu原子组成的正三角形中心正上方：d)顶式垂直吸附，C_O健的中点位于 1个 Pu原子 的正上方 ；e)桥式平行吸附，C—O健 的中点位于 2个最近的 Pu原子中点的正上方；f)心式平行吸附， C—O健的中点位于面上 3个 Pu原子组成的正三角形中心正上方.
对于CO分子本文计算所得 C—O键键长为0．114 7 nnl，与试验值0．112 8 hill吻合较好．表 1给出了 CO／Pu(111)体系的计算结果．从表 1数据可以分析出，垂直吸附时，无论是哪个吸附位，CO分子O端的吸附能均小于相同吸附位下C分子C端的吸附能，且吸附能都小于 40 kJ／mol，最稳定的顶式垂直吸附 其吸附能也仅有 32．52 kJ／tool，由此可以得出 CO分子O端在 Pu(111)表面的吸附为物理吸附的结论 .而 CO分子 C端在 ．Pu(111)表
面上最可能的吸附位为心式垂直吸附，化学吸附能为一1．236 eV，吸附距离 Pu表面 0．212 2 nm；桥式为次稳定结构 ，具有稍高的吸附能 一1．162 eV；顶式为最不稳定的吸附位 ，有最 高的吸附能．3种水平吸附模型的计算获得的几何结构与心式垂直吸附模型获得的几何结构几乎完全 相同，最终几何结构均为 c端心式垂直结构，吸附能分别为一1．195和一1．223 eV，同心式垂直吸附能相 差较小，表明心式垂直吸附为最稳定的吸附态．从不同吸附方式CO分子和周围 Pu原子作用情况比较 我们可以得出以下结论，和 CO分子配位的 Pu原子数目是决定吸附能和吸附距离的主要因素．和 CO分子发生作用的 Pu原子数目越多，结构越稳定，体系能量越低
比较不同吸附位吸附前后电荷分布结果发现，表层 Pu原子的平均电荷变化较大，第二层有些许变化,底层变化很小,这表明 C0分子主要与表层 Pu原子相互作用，另外两层影响很小．一般认为,CO吸 附在金属表面时，其杂化强度主要取决于金属的 d轨道和 CO的最高占据态(HOM0)5和最低非占据 态(LUMO)2丌*轨道，其成键作用主要是 CO将 HOMO中的电子给予金属，形成键，金属反馈电子到 CO 的 2丌* 反键轨道 ，形成 丌键，即电子流向是从金属到 CO，CO 2丌*反键轨道得到的电子越多，相应的吸附 强度越大．比较几种吸附态 CO分子的电荷可以发现，心式垂直吸附 CO带的负电荷最多，为-0．082；桥式次之，电荷为-0．078；顶式最少，电荷为-0．031．这表明电子从 Pu原子向CO分子转移，心式垂直吸附的吸附强度最强。
20、二甲苯异构体
选用国产13X 分子筛球状, 经粉碎、筛分, 取0. 25～ 0. 42mm 粒度, 细粒状子筛子筛分别与钾、钡离子交替交换, 经湿焙处理和活化后, 制成改性分子筛.. 离子交换方法: 用KCl、BaCl2溶液与13X 分子筛在75 ℃下交替交换6 次, 均交换2 h. 高温水蒸汽处理方法: 将已交换干燥后的分子筛置于管式炉的恒温段, 再以一定的速率进行升温焙烧, 温度升至设定值后, 再通水蒸汽进行水热处理并开始计时0.3 h. 水热处理温度即为焙烧最高温度,工业上 活化后即得成品分子筛.
评选吸附剂的的两个指标是吸附容量和吸附选择性.
虽然13X 分子筛在改性减小孔径的同时, 对混合二甲苯各组分的总吸附性能均有所降低. 但是, 从表2 可知: 改性分子筛吸附对二甲苯的吸附量的 平 均 值 为 346 mg ·g , 邻 二 甲 苯 为250mg·g , 间二甲苯为217 mg·g , 即改性
分子筛吸附对二甲苯的能力明显高于吸附邻、间二甲苯的能力. 这是因为对二甲苯是线性分子, 而邻、间二甲苯是非线性分子, 分子动力学直径 大于对二甲苯, 当分子筛孔口修饰到一定尺寸时, 对二甲苯分子可以自由出入, 而邻、间二甲苯却因空间位阻的原因, 使得改性分子筛对它们的吸附性 能存在差异. 由表2 还可看出: 改性分子筛对各二甲苯组分的吸附能力还与沸石表面酸性的强弱有关. 由于钾离子交换分子筛晶格上的钠离子, 从而使分子筛表面碱度提高, 这样对于碱度较大的间二甲苯, 吸附量、吸附速率均有所降低. 由此, 相应地提高了间二甲苯与邻二甲苯的分离度。
采用K- Ba- K- Ba- K- K 工艺的改性分子筛对二甲苯各异构体的吸附能力达到了高吸附容量、高吸附选择性的要求. 21、正异构 烷烃择形吸附分离 1）吸附剂研究进展
早期用于正构烷烃吸附分离的吸附剂 , 采用一 般合成方法制备晶粒粒径在 1～5μm 的 A 型分子筛原粉与一定量黏结剂混合 , 经挤条等传统的吸附 剂成型方法成型后与钙离子交换制成。黏结剂是吸附分离的无效成分 , 黏结剂的加入不仅使吸附容量下降 , 同时还使吸附选择性及吸附、脱附速率变差。另外 , 在吸附剂成型中的黏结剂一般选用氧化铝、高岭土等无机含氧化合物。这些物质还具有一定的催化活性 , 在正构烷烃吸附分离的工艺条件下, 会使部分烷烃发生裂解反应 , 或使部分不饱和 烃在黏结剂上发生催化聚合 , 从而影响吸附剂的使用寿命。
美国 UOP公司和李善安等 相继研发了无黏结剂球状 A 型分子筛的制备方法。以正壬烷为吸附质的吸附试验结果表明 , 采用该方法制备的 5A型分子筛吸附剂的吸附速率较常规含黏结剂5A型子筛吸附剂的吸附速率提高了约 3 倍 , 而静态吸附容量也增加了约 70 %。另外 , 随着洗涤剂行业的技术进步 , 对单甲基异构烷烃需求量也有所增长 , Santi Kulprathipanjia等 对由非正构烷烃中分离单甲基异构烷烃的技术进行了研究 , 由非正构烷烃中分离单甲基异构烷烃以全硅 MFI分子筛为吸附剂。全硅 MFI分子筛的孔道直径为 0.6 nm , 通过孔道择形可有效吸附单甲基异构烷烃; 而多甲基异构烷烃、环烷烃及芳烃由分子直径较大 , 不能进入分子筛孔道 , 从而实现单甲基异构烷烃的分离。
2） 以全馏分石脑油为原料的正构烷烃吸附分离工艺
全馏分石脑油包括 C4～C11烃类组分。C7 以上馏分油中仍含有大量正构烷烃 , 也是蒸汽裂解制乙 烯的重要原料资源。2001 年美国 UOP 公司公开了Sorbex 家族的 MaxEne 工艺 。该工艺以全馏分石脑油为原料 , 采用液相模
拟移动床工艺 , 分离全馏 分石脑油中的正构、非正构烷烃 , 正构烷烃作为蒸汽裂解制乙烯装置的原料 , 而非正构烷烃作为催化重整装置的原料。该工艺仍处于试验阶段 , 尚未工业化。 MaxEne 工艺与蒸汽裂解、催化重整装置组合 , 其工艺流程示意图见图 1。全馏分石脑油进入模拟移动床吸附装置 , 在液相条件下吸附石脑油中的正构烷烃 , 贫正构烷烃的石脑油馏分作为吸余油离开吸附装置 , 进入吸余油分离塔 , 分离出轻的脱附剂后作为催化重整装置的进料; 而吸附在吸附剂上的正构烷烃经较轻的脱附剂脱附后 , 作为抽出液由吸附装置送到抽出液分离塔 , 脱除脱附剂后的正构烷烃馏分用作蒸汽裂解制乙烯装置的原料。
应从不同碳数正构烷烃在分子筛吸附剂中具有不同扩散性能的特点出发 , 开发以全馏分石脑油为原料 , 提高正构烷烃收率的气、液相多柱串联正构烷烃吸附分离技术。MaxEne工艺流程示意图
22、空气分离
1）分子筛是人工合成的泡沸石 ,是硅铝酸盐的晶体。分子筛经加热失去结晶水 ,晶体内形成许多孔穴 ,其孔径大小与气体分子直径相近 ,且非常均匀 ,它能把小于孔径的分子吸进孔穴内 ,把大于孔径的
分子挡在孔穴外 ,因此 ,它可以根据分子的大小把各种组分分离。正是由于分子筛具有以上性能 ,所以它在废水处理、干燥分离、气体分离及清洁油品等领域得到了十分广泛的应用。 分子筛在气体分离领域的应用
分子筛用于变压吸附制氮、氧及二氧化碳
变压吸附 (Pressure SwingAdsorption)技术是近几年在工业上新崛起的气体分离技术 ,其基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性 ,通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。氮气是一种惰性保护气体。沸石分子筛吸附制氮的原理是基于非极性的 O2和 N2分子受到极化产生偶极 ,而 O2和 N2分子的诱导偶极与吸附剂固有的
偶极具有吸附作用。在相同条件下 ,对 N2的诱导力大于 O2 ,因而沸石分子筛吸附 N2的量大于 O2的量。 早期制氮所用的分子筛主要是 5A和 13X分子筛 ,然而由于它们对 N2的分离效果并不好 ,于是现在国内外对沸石分子筛的改性研究比较多 ,特别是利用 Li ,Ag 对 X型分子筛改性。从 Monte Carol模拟结果推知 ,阳离子半径越小 ,与 N2的作用越强 ,而原子半径最小的是 Li ,因此近几年对锂离子改性沸 石研究较多。M. S. A. Baksh等 发现 ,用 LiX分子筛作吸附剂对氮气的吸附量比用 NaX分子筛高出 50%,证实了 Monte Carol模拟的推断。 沸石分子筛变压吸附制氧气原理和氮气相同。 2）碳分子筛
空气的变压吸附过程是目前碳分子筛的一个主 要应用领域。碳分子筛上的空气分离是基于动力学分离的原理 ,利用混合物中不同组分的扩散、吸附速率差来实现的。这里 ,吸附剂是变压吸附(PSA)技术的基础和核心 ,吸附剂的性能决定了整
个吸附分离的工艺路线和操作条件 ,决定了分离效率、再生费用乃至影响整个过程的运转费用。吸附剂的性能是提高 PSA工艺竞争力的关键。
3）优良的 PSA吸附剂应该具备 ①发达的微孔孔容 ,保证较高的吸附量; ②均一、尺寸大小适宜的微孔孔径 ,保证较高的选择性; ③良好的机械性能
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库综合答案(3)在线全文阅读。
相关推荐：