分子篩中擴(kuò)散及界面阻力的模型化研究.pdf

1、本論文旨在建立復(fù)合結(jié)構(gòu)分子篩中多組分氣體的擴(kuò)散模型，在分子篩膜尺度上研究烴類(lèi)氣體的吸附、擴(kuò)散性能，為FCC汽油裂解結(jié)構(gòu)化催化反應(yīng)器的模型設(shè)計(jì)與研究提供指導(dǎo)。 首先，針對(duì)分子篩膜中典型的Langmuir吸附以及強(qiáng)、弱受限擴(kuò)散兩種情形，利用Maxwell-Stefan（MS）模型描述膜內(nèi)擴(kuò)散，建立了計(jì)及界面非平衡條件下吸、脫附阻力的單組分氣體擴(kuò)散膜模型，得到表征界面阻力的解析解。針對(duì)強(qiáng)受限和弱受限擴(kuò)散分子（CF4和CH4）在MFI分

2、子篩膜中的擴(kuò)散，討論了影響界面阻力的主要因素。結(jié)果表明：界面阻力分率隨膜厚的增加而減??；對(duì)于弱受限的CH4分子，進(jìn)料端和通透端壓力的改變不會(huì)影響界面阻力分率的改變；對(duì)于強(qiáng)受限的CF4分子，界面阻力分率受操作壓力的影響較大。 其次，利用Maxwell-Stefan（MS）模型描述膜內(nèi)擴(kuò)散，建立了計(jì)及界面非平衡條件下吸、脫附阻力的多組分氣體擴(kuò)散膜模型，對(duì)控制方程進(jìn)行離散，自編Fortran程序進(jìn)行數(shù)值求解。101kPa下CHa/CF

3、4體系兩組分等摩爾擴(kuò)散結(jié)果表明，強(qiáng)受限的CF4分子的膜擴(kuò)散選擇性高于CH4分子，界面阻力的存在使CF4的膜擴(kuò)散選擇性降低，CH4的膜擴(kuò)散選擇性升高；甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷四組分等摩爾混合物的擴(kuò)散研究中，相同操作條件（壓力、溫度等）和膜厚下，隨著碳分子數(shù)的增加，界面阻力分率減小；但是，丙烷在平衡界面下的擴(kuò)散通量反而比非平衡界面條件下小。 最后，建立了復(fù)合結(jié)構(gòu)分子篩中單組分及多組分烷烴氣體在界面平衡條件下的擴(kuò)散模型。甲烷在MFI、