熔融喷雾制备SbSn金属间化合物用于石油的脱硫

摘要

世界上供应的石油资源硫含量在逐渐增加，同时由于环境问题的突出，对汽油、柴油等石油产品硫含量制定了更加严格的标准。脱硫技术一直是石油炼制工业研究热点。SbSn金属间化合物具有特殊的表面结构，可以与石油中的硫化物发生作用，进而将其脱除。这种新的脱硫方法，在常温常压下即可进行，并且可以在一定程度上降低石油中沥青质组分含量，实现石油的轻质化。SbSn金属间化合物的这一特殊功能预示了一个新的研究方向。 本文使用熔融喷雾快冷工艺制备得到了SbSn金属间化合物，并对其进行了相关的表征分析。使用制备得到的SbSn材料进行了石油的脱硫实验，考察了材料制备温度、石油乳化液配比、SbSn与石油乳化液剂油比例、脱硫处理时间、SbSn材料颗粒分布等对石油脱硫效果的影响，确定了较佳的工艺操作条件。考察了SbSn脱硫过程之后石油中沥青质含量的变化。根据SbSn金属间化合物处理石油后材料表面残留物质的具体性质进行了材料的再生处理，考察了材料的再生效果。 通过本文的实验工作主要得到以下结论： （1）在 900℃以下温度条件下熔融制备的SbSn产物中，除了SbSn金属间化合物以外还有不同程度Sb、Sn单质的存在；在900℃以上的温度条件，Sb、Sn单质相已完全消失，产物为较为纯净的SbSn金属间化合物。在相同的熔融温度下，随着熔融时间的增加，制备的SbSn材料结晶度在逐渐增大。 （2）950℃下制备得到的SbSn金属间化合物，使用后具有较高的脱硫效果，其脱硫性能要优于900、1000、1050℃三个温度下制备的材料。使用石油直接进行脱硫以及将石油与水配置成水包油型(O/W)乳化液进行脱硫，SbSn处理后并没有明显的脱硫效果；将石油配置成油包水型(W/O)乳化液时，脱硫处理后石油中硫含量有比较明显的降低。使用正交实验确定出合适的W/O型乳化液配比为表面活性剂加入量0.25％，加水量40％。在一定量W/O型乳化液中加入不同质量的SbSn，随着SbSn加入量的增加石油脱硫率明显地上升，当SbSn加入量超过某一定值后，脱硫率增加的幅度会逐渐减小。随着SbSn材料对石油处理时间的增加，脱硫率增加的幅度会逐渐减小，最终趋于稳定不再明显上升，脱硫过程的处理时间以16 h为适宜。颗粒度小于300目的SbSn材料脱硫效果最佳，颗粒大小在300～200目之间的SbSn，占有材料总质量的很大比例，并且也可以取得比较良好的脱硫效果，大于100目的SbSn材料，其脱硫率已降至很低的数值。 （3）检测SbSn金属间化合物对石油进行处理后的样品，发现石油中沥青质被比较明显的脱除，在较佳的乳化液配比条件下最高脱除率可以达到34.8％。 （4）依次使用正庚烷，苯，二硫化碳和乙醚对SbSn材料进行清洗，溶剂对材料表面各种石油残留物质具有比较全面的洗脱作用，可以使SbSn脱硫性能得到很大程度的恢复。将SbSn材料用正庚烷和苯简单清洗后用焙烧方法进行再生，结果显示该种方法并不能够使SbSn脱硫性能得到很好恢复。