一种高效汽油脱臭催化剂的制备与性能表征

摘要

本文选用双核酞菁钴磺酸盐(bi-CoSPc)作为轻质油品脱臭催化剂,该催化剂具有平面双核的分子结构,这不仅增加了其在碱液中的溶解度,同时也减弱了二氧加合物的形成趋势,有望在轻质油品催化氧化脱臭工艺中具有更高的催化活性和使用寿命.本文以邻苯二甲酸酐(PA)为原料探索了bi-CoSPc的合成工艺,首先PA经磺化制得二磺化苯酐(DSPA),再与均苯四甲酸二酐(PMDA)、尿素及CoCl<,2>反应,制得bi-CoSPc.结果发现:高温磺化过程所需的反应温度过高,导致SO<,3>大量回流,升温过程缓慢;分离磺化产物过程操作复杂,并生成大量副产物,同时引入的Ca<'2+>和NH<,4><'+>,影响催化剂对汽油的脱臭性能;在合成反应后期体系发泡严重,致使反应不完全,所得产物的收率及纯度较低.对所制备的bi-CoSPc脱臭性能进行考察,确定了催化裂化汽油液—液催化氧化脱臭法的适宜条件:反应温度为40℃,反应时间为3min,碱液浓度为10wt.﹪,催化剂加入量为1.0g·L<'-1>.在相同的工艺条件下,对比了bi-CoSPc与CoSPc和进口脱臭催化剂(ARI 100-EXL)的脱臭效率,结果表明:bi-CoSPc对催化裂化汽油的脱臭效率高于CoSPc,与进口脱臭催化剂的脱臭效率相当.针对bi-CoSPc在合成过程中所出现的问题,本文对bi-CoSPc的合成工艺进行了如下改进:(1)在制备磺化苯酐的过程中,采用催化磺化法,降低了磺化反应的温度,避免了SO<,3>在高温时的回流.以磺化产物的收率为考察目标,得到最佳磺化反应条件如下:反应物摩尔配比(SO<,3>:PA)为2:1,反应温度为180℃,反应时间为3h,催化剂的加入量为0.02g·g<'-1>发烟硫酸.(2)采用Na<,2>SO<,4>直接盐析法分离磺化产物,避免了Ca<'2+>和NH<,4><'+>的加入,并提高了产物的收率.以产物收率及纯度为考察目标,确定了分离过程最佳的Na<,2>SO<,4>浓度为0.15g·mL<'-1>.(3)在合成反应后期,通过向体系中加入NaOH水溶液的方法,不仅消除了产物中的NH<,4><'+>,还减弱了发泡现象对反应的影响,产物的收率和纯度亦有所提高.以催化剂的收率及催化活性为考察目标,获得最佳合成条件如下:反应物摩尔比(DSPA:PMDA)为6:1,反应温度为220℃,反应时间为1h.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1轻质油品脱臭工艺

1.1.1抽提脱臭

1.1.2氧化脱臭

1.1.3吸附脱臭

1.1.4梅洛克斯(Merox)脱臭

1.1.5 Merox新工艺

1.2轻质油品脱臭催化剂

1.2.1早期轻质油品脱臭催化剂

1.2.2酞菁过渡金属催化剂

1.3轻质油品脱臭工艺及其催化剂的新发展

1.4本文工作的目的与意义

第二章双核酞菁钴磺酸盐的制备与性能表征

2.1合成路线

2.2实验部分

2.2.1实验试剂及仪器

2.2.2二磺化邻苯二甲酸铵(ADSP)的合成

2.2.3 Bi-CoSPc的合成

2.2.4 Bi-CoSPc脱臭性能表征

2.2.5电位滴定法测定硫醇性硫含量

2.3结果与讨论

2.3.1 PA磺化过程

2.3.2磺化产物的分离与提纯

2.3.3 Bi-CoSPc的合成

2.3.4 Bi-CoSPc的脱臭性能

2.4小结

第三章Bi-CoSPc合成工艺改进

3.1合成路线

3.2实验部分

3.2.1实验仪器及试剂

3.2.2二磺化邻苯二甲酸(DSPA)的合成

3.2.3 Bi-CoSPc的合成

3.2.4 Bi-CoSPc脱臭性能表征

3.3结果与讨论

3.3.1 DSPA的合成与提纯

3.3.2 Bi-CoSPc的合成与表征

3.4小结

第四章Bi-CoSPc催化氧化高级硫醇性能

4.1 Bi-CoSPc催化氧化硫醇反应机理

4.2实验部分

4.2.1实验试剂及仪器

4.2.2实验装置

4.2.3实验步骤

4.3结果及分析

4.3.1反应条件对正辛硫醇催化氧化反应速率的影响

4.3.2 CoSPc和bi-CoSPc催化氧化正辛硫醇的活性对比

4.3.3 Bi-CoSPc催化氧化正辛硫醇反应动力学的初步探讨

4.3小结

第五章结论

参考文献

硕士期间撰写论文一览

致谢