噻吩类硫化物和吡啶在分子筛上竞争吸附的分子模拟

用 巨正 则 蒙 特 卡 罗 法 在 温 度 为 ４ ３ １ ６３ １ ７ ．５— ７ ．５Ｋ下 研 究 了 不 同力 场 下 ， 化 粗 苯 中典 型 的硫 化 物 噻 吩 和 吡 焦
啶在 Ｆ Ｕ 八面沸石 ） Ａ （ 分子筛上的吸附热 ； 在焦化粗苯加氢条件下 ， 在温度为 ５３ １ 压力为 ０ ０ ７ ．５Ｋ、 ．１～１０ＭＰ ０ ａ 条件下模拟噻吩类硫 化物（ 噻吩 、 ２一甲基 噻吩 、 ５一二 甲基噻吩 ） ２， 和吡 啶在分子筛 上二 组分 的竞争 吸附 ； 在 焦化粗苯加氢条件下 ， 焦化粗苯进料条件 下 ， 拟噻 吩类 硫化物 和吡啶 的多组分 的竞争 吸附和吸 附位． 究 模 研
１ 计 算 模 型 的 建 立
１ １ 分 子筛 结构 ．
虽然前 人 已对于 吡啶 在八 面沸 石 分 子筛 上 的 吸 附 已有 大量 的 研 究 和 报 道 。 Ｊ但 对 于 噻 吩 在 分 子 。 ．
筛上 的分 子 模 拟研 究 多 采 用 的是 ＭＣ 一２ Ｍ ２分 子 筛或 改性 的 Ｙ 型分 子 筛 ， 组 成 为 噻 吩 和 异辛 烷 其
０ 引 言
分子 筛 因具 有 明确 的 孔 腔 分 布 、 高 的 内表 极 面积 （０ ｇ 、 ６ ０ ｍ ／ ） 良好 的热 稳 定性 （ ０ Ｃ） 完 １０ ０ ｏ 、 整 的晶型 结构 以及 可 调 变 的酸 位 中心 等 特 点 ¨ ， 被作 为吸 附剂 ， 广泛应 用 于炼 油 领 域 的脱硫 研 究 ． 脱除 焦化粗 苯 中的硫 化物 是 实现 焦 化粗 苯 清 洁化
表 明 ： Ｕ ｉ ｒ ｌ 场 下 ， 算 得 到 的 噻 吩 吸 附 热 （ ０ ．０ｋ／ ｏ） 吡 啶 吸 附热 （ ２ ９ Ｊｍｏ） 于 文 献 报 在 ｎｖ ｓ 力 ｅａ 计 １５ ５ Ｊ ｔ １和 ｏ ６ ．３ｋ／ １处
道 的范 围内； 在温度 为 ５ ３ １ 压力为 ０ Ｏ ７ ． ５Ｋ、 ． １—１０ Ｍ ａ的条件 下 ， ０ Ｐ 各吸附 质的饱和 吸附量大 ｆ ／ 序为 ： ｌｌ ，￣ ， 噻 吩 ＞吡啶 ＞２一甲基噻吩 ＞ ５一二 甲基噻吩 ， ２， ２一甲基噻吩和 ２ ５一二 甲基噻 吩在 分子筛上 的吸附量较小 ， ， 噻
用加 氢 的方 法 脱 硫 ． 是 碱 性 氮化 物 的存 在 会 使 但
催 化 剂 中毒 ， 降低 催化 剂 的 活性 ， 催化 加 氢 过程 给
带 来不 利影 响 Ｊ ．
分子模 拟 作 为 一 种 新 兴 的化 学 技 术 ， 已经 广
泛 用 于材料 科学 、 生物 技术 及 石 油化 工等 领 域 ．
本研 究 所 选 用 的分 子 筛 为 Ｙ 型分 子 筛 ， 基 其 本 骨架 为 Ｆ Ｕ型 ， 结 构 参 数 为 ： 间群 为 Ｆ Ａ 其 空 ｄ一
３ｎ， ｌ晶胞 参数 为 ０＝６ ＝ｃ＝ ．３ ｍ，／ ＝ ： ２ ４５ｎ ｏ＝
９ 。孔 道 直 径 约 为 ０ ７ ｍ， Ｌ 由 ｌ ０， ．４ｎ 孑 道 ２个 四面体
吩 和 吡 啶 的 吸 附 量 随 着 压 力 的增 大不 断增 大 ．
关键词 ： 噻吩类硫化物 ； 吡啶 ； 八面沸石分子筛 ； 分子模拟
中 图分 类 号 ：Ｑ １ ； ２ ２２ Ｔ ０ ５ ０ ４ ． 文献标识码 ： Ａ ｄ ｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １７ —８９ ２ １ ．８ ０ ２ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．６ ４２ ６ ．０ ２ ０ ．０ ｓ
沈 黄 驰 ， 蕙 ， 平 ， 芳 喜洲 ， 瞿东 杨文 石国 ２
（． １ 武汉 工程 大学化 工与制 药 学院 ， 北 武汉 ４ ０ ７ ； ． 州职 业技 术 学院 ， 湖 ３０４ ２ 荆 湖北 荆 州 ４ ４ ２ ） ３ ０ ０
摘 要： 针对焦化粗苯 中碱性氮化物 的存 在会 降低 催化剂 的活性 ， 给加氢 脱硫过程 带来不利 影响 的问题 ， 采
第３ ４卷第 ８期
２１ ０ ２年 ０ ８月
武
汉
工
程
大
学
学
报
Ｖｏ． Ｎｏ １３４ Ｗ ｕ ａ Ｉ ｓ． Ｔ ｅ ． ｈｎ ｎｔ ｅｈ
文 章 编 号 ：６４—２ ６ （ ０ ２ ０ —００ —０ １７ ８９２ １）８ ０６ ６
噻吩类硫化物和吡啶在分子筛上竞争吸附的分子模拟
的有 效途径 和 主要 技 术 手 段 之 一 ， 业 上 大 多采 工
层面 上深人探 讨 吡啶 与噻 吩 类 硫化 物 在沸 石 催 化 剂上 的吸 附竞 争 机 理 ， 为油 品尤 其 是 焦化 粗 苯 加 氢脱硫 提供 基础 理论支 持 ．
本 研究 采 用 分 子 模 拟 的 方 法 ， 用 分 子模 拟 利
技术 和分子 图形 技 术 作 为 “ 子 显 微 镜 ” 从 分 子 分 ， 水 平上 研究 噻吩类 硫化 物 和 吡 啶在 沸 石催 化 剂 中
的微 观构象 和 吸 附 行 为 ． 原 子 一分 子层 面 上 深 从
入探讨 吡 啶与噻 吩类硫 化 物 在沸 石催 化 剂 上 的 吸 附竞争 机理 ， 为焦 化 粗 苯 加 氢 脱 硫 提供 基 础 理 论 支持 ．
组成 ， 图 １ 示． 如 所 １２ 模 拟细 节 ．
或者 噻吩 、 并 噻吩和 二苯并 噻 吩 ＿ ． 关 吡 啶 苯 ９ 有
和噻 吩 、 甲基 噻 吩 、 甲基噻 吩在 Ｆ Ｕ分 子筛 上 吸 二 Ａ
附竞 争 的分 子 模 拟 研 究 则 尚未 见 报 道 ． 研 究 采 本
用 分子模 拟 的方 法 ， 用 分 子 模 拟 技 术 和 分 子 图 利 形 技术 作为 “ 子 显 微镜 ”， 分 子 水平 上 研 究 噻 分 从 吩、 ２一甲基 噻吩 、 ， ２ ５一二 甲基 噻 吩 和 吡啶 在沸 石 催 化剂 中 的微 观 构 象 和 吸 附行 为． 原 子 一分 子 从