分子筛是具有微孔结构的硅酸盐晶体,具有独特的孔道结构和择形选择性,同时还具有比表面积高、孔径大小可调和水热稳定性好等众多优良特性,可用作吸附剂、催化剂、分离剂和离子交换剂等,在化工等领域有着广泛应用。本文采用分子模拟方法,针对典型化工过程需求,对作为分离材料和催化剂的分子筛中有机小分子的吸附扩散行为进行了深入研究与分析。第2章针对氯丙烷与氯丙烯物性相近、精馏分离能耗高、效率低的问题,采用Monte Carlo方法计算,获得了氯丙烷、氯丙烯在不同种类分子筛内的吸附等温线,筛选得到了4类仅吸附氯丙烯的分子筛。进一步以分子筛膜为研究对象,采用非平衡分子动力学方法分析了氯丙烯在上述分子筛中的扩散路径,计算了其扩散通量,研究结果显示AHT型分子筛有着最佳的吸附扩散表现。本文从热力学角度对这种超高选择性的分离机理进行了探讨,并结合氯丙烷、氯丙烯二面角一分子势能变化等数据,提出了基于孔道形状的构象识别机理,为今后探索烷烃和烯烃混合物的分离过程提供了新的思路与途径。第3、4章针对异丁烷/丁烯烷基化反应中分子筛催化剂迅速失活的现象,对催化剂失活机理及如何减缓分子筛催化剂失活两个问题进行了研究与分析。第3章获得了烷基化反应各组分在Y型分子筛上的吸附等温线和扩散系数等数据,确定适宜烷基化反应的烷烃烯烃进料比及分子筛硅铝比等条件。在此基础上,对分子筛中吸附副产物C₁₂H₂₆产生的影响进行了系统分析,对比不同条件下各组分的扩散系数及活性位点可接近性等数据,结果表明C₁₂H₂₆及更高碳数副产物覆盖活性位点并影响反应物扩散性质是催化剂迅速失活的主要原因。第4章初步探讨了 Y型分子筛内介孔结构对烷基化反应混合物吸附扩散特性的影响规律,结果表明介孔能有效提升反应位点附近异丁烷与2-丁烯的浓度和C₁₂H₂₆大分子的扩散速率,从而减缓孔道堵塞,延长分子筛催化剂使用寿命,采用等级孔道分子筛是解决烷基化反应中分子筛催化剂迅速失活的有效途径。