柴油机冷起动碳氢捕集器吸附材料的分子模拟研究

柴油机凭借节能、高效、环保等优势，近年来得到快速发展。但与此同时，日益严格的排放标准、排放法规对柴油机的排放净化系统提出了更高的要求。研究碳氢化合物分子在分子筛上的吸附行为特性，对提高碳氢捕集器的捕集效率以及选取合适的碳氢化合物吸附材料具有重要意义。 本文分析了柴油机冷起动过程中的碳氢化合物的来源及成分，建立了柴油机冷起动碳氢化合物排放量的预测模型；以乙烯和丙烯为探针分子，利用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)对LTA、MFI、BEA三种分子筛的碳氢吸附性能进行了分子模拟研究，获得了特定温度下的单组分吸附等温线以及吸附粒子云分布图；针对MFI分子筛进行了二元组份吸附研究及其分子筛改性研究，结果表明： 1)在柴油机冷起动条件下，丙烯、乙烯在LTA、MFI、BEA三种分子筛分子筛上的吸附量均随着压力的增大而增加，随着温度的升高而急剧减少；分子筛对冷起动碳氢化合物吸附效果排序为：MFI>BEA>LTA；且三种分子筛对丙烯的整体吸附效果要优于乙烯。 2)经过改性之后的MFI分子筛，在298K时对丙烯的吸附量略有下降，在398K和498K时，丙烯的吸附量开始小幅度增加；对于乙烯，改性后的分子筛对其吸附量大幅上涨；在进行混合吸附时，改性之后的MFI分子筛对丙烯、乙烯的吸附量的增长依然明显，且对于乙烯的影响是显著的。 3)随着硅铝比的减小，在298K时，丙烯的吸附量呈现出先减小再增大的小幅波动，在硅铝比为23时达到最小值，而乙烯的吸附量呈现逐渐增大的趋势，在硅铝比为23时达到最大；在398K时，丙烯吸附量随着硅铝比的减小而减小，而乙烯吸附量随着硅铝比的减小而增大；在498K时，丙烯的吸附量随硅铝比的变化波动较大，在硅铝比23时达到最大，乙烯则继续呈现增大的趋势。