本文依托中国石油天然气集团公司“石化企业VOCs泄漏排放监测与控制技术研究”科技开发项目、生态环境部（原国家环保部）联合中石油等企业开展的“挥发性有机物定义、表征与治理”项目,在对国内外石化企业VOCs排放管控的法律法规调研分析基础上,以两家典型石化企业为研究对象,结合现场调研,系统分析了石化企业VOCs排放的主要源项,并通过泄漏监测与修复、公式法、实测法等手段对不同排放源项的VOCs排放量进行了核算,分析了不同源项VOCs排放对大气环境污染的贡献。调查结果表明,石化企业VOCs排放源项主要包括动静密封点的无组织泄漏、储罐有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失等,其中储罐罐区VOCs排放量最大。在储存不同介质的各类储罐中,苯储罐虽然总排放量低于原油储罐,但其具有最高的单位排放量,同时考虑到苯对人体的危害程度较高及其在石化企业中存在的普遍性,对其治理方法开展了较为深入的理论研究。目前对于苯蒸气的主要治理手段是使用吸附材料,通过材料的吸附和解吸对苯进行回收利用。活性炭材料作为主要的苯蒸气吸附剂材料,已经得到了广泛的应用,但由于在吸附速率、吸附分子在吸附材料内部的吸附点位分布构型和内部位移、吸附过程中的能量变化等微观内在内容研究较少,在一定程度上限制了具有更高吸附效率的活性炭材料改性与研发。因此,本文利用逆向蒙特卡罗（HRMC）方法,对三种不同孔径的活性炭建立分子模型,并尝试在其结构中添加官能团（包括羰基和羧基官能团）。在该分子模型的基础上,采用巨正则系综蒙特卡罗法（GCMC）算法模拟了苯蒸气的吸附过程,通过吸附等温线考察其吸附量及吸附平衡压力。此外,我们还研究了分子间作用力（库仑力和范德华力）的竞争关系以及对吸附量和吸附效率的影响。研究发现孔径越大,活性炭对苯的总吸附量越大;随着官能团的引入,在库仑力的作用,虽然总吸附量有所下降,但由于吸附平衡压力的降低,使得吸附效率显著提高。在考察活性炭苯吸附过程的同时,本文也致力于开发高性能的新型吸附材料,如金属-有机骨架材料:Mg-MOF-74。首先根据骨架原子的坐标和原子电荷使用通用力场建立了Mg-MOF-74的分子模型,在不同的压力和温度下,通过GCMC模拟进一步研究苯在Mg-MOF-74材料中的吸附过程。此外,将模拟结果与具有类似一维孔道的单壁碳纳米管（SWNT）的苯吸附模拟和实验结果进行了比较。研究结果显示在300 K和10 Pa的条件下,Mg-MOF-74的吸附量为8.2 mmol/g,几乎是SWNT吸附量（4.2 mmol/g）的两倍。研究表明,Mg-MOF-74具有良好的苯吸附能力和应用潜力。另一方面,利用Mg-MOF-74考察苯和环己烷混合体系的竞争吸附关系,表明Mg-MOF-74对苯具有良好的吸附选择性,可在竞争吸附中发挥重要作用。综上,本文将工程实践和理论研究相结合,在明确石化企业VOCs排放重点控制源的基础上,结合当前石化企业吸附治理VOCs的现状,利用分子模拟技术研究了不同活性炭和Mg-MOF-74的苯吸附过程。通过对吸附过程的模拟,分析了影响苯吸附性速率、内部分子构型与移动、吸附过程能量变化等因素,从而为高效活性炭材料和MOF材料的研发与改性提供理论参考。同时为完善石化企业VOCs全过程管控体系的建立、VOCs吸附处理技术的发展和完善起到一定的推动作用。