石油炼制与化工基础研究PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS2023年9月第54卷第9期NaX分子筛吸附天然气中酸性气的分子模拟王'，鲁家荣²，闫昊²，刘熠斌²，陈小博²（1.中石化石油工程设计有限公司，山东东营257026；2.中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室）摘要：采用巨正则蒙特卡罗方法和分子动力学方法，研究了不同温度、压力条件下天然气的3种主要组分CH4,CO2,H2S分子在NaX分子筛中的吸附扩散行为，获得了吸附等温线、吸附能量曲线、概率密度分布以及径向分布函数等。单组分吸附模拟结果表明，NaX分子筛对3种分子的饱和吸附量由大到小的顺序为H,SCO,>CH4。混合组分吸附模拟结果表明：H,S的吸附强度最大，CO2次之，二者的吸附强度均远大于CH4的吸附强度；H2S和CO2分子主要分布在超笼中，CH4主要分布于β笼中3种分子在孔道中的扩散阻力由大到小的顺序为CO2H,S>CH4。径向分布函数分析结果表明：相比于C原子,CO2中的O原子与分子筛中的活性位点（Na+）有更强的相互作用;H,S中的S原子更容易与孔道中的Na+接触并相互作用，但空间位阻较小；CH4则由于是正四面体结构而不易与孔道中的活性位点相互作用。关键词：天然气NaX分子筛吸附扩散分子模拟天然气的主要成分为CH4，一般还存在部分的CO2、H,S等酸性气。酸性气的存在不仅会在水蒸气的作用下腐蚀设备和管路，而且会影响天然气的品质及后续加工过程。因此，天然气中酸性气的脱除是天然气工业的重要过程。目前酸性气主要脱除技术为湿式化学脱除，具体做法是采用碱性液体作为吸收剂，使其与天然气中的H,S和CO2发生化学反应以达到脱除酸性气的目的1。尽管湿式化学法脱除酸性气的效率较高，但能耗高，且存在溶剂废液污染。近年来节能环保型酸性气脱除技术有了长足的发展，如出现了分子筛变压吸附技术、膜分离技术，其中分子筛变压吸附技术具有脱除率高、能耗低、无腐蚀、操作简单等优点。研究天然气中不同组分在分子筛中的吸附扩散行为，对于优化分子筛设计、提升酸性气脱除能力具有重要的指导意义。分子模拟是通过理论计算模拟分子结构与行为的方法，可用于多孔材料内的吸附与扩散研究。Maurin等[2]以不同离子交换的X分子筛为研究对象，采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)方法结合根据离子本征特性导出的力场模型进行了模型分子吸附行为的模拟，计算的等温线和微分等量热与试验结果具有良好的一致性。Demir等[3]采用GCMC方法对CH4、CO2体系在类沸石金属有机骨架（ZMOFs)中的吸附行为进行了研究，发现在二元...
