活性炭纤维脱除燃油中含硫化合物的应用研究

摘要

世界各国为加强对环境污染的控制，不断提出更加严格的液体燃料含硫标准。燃料油超深度脱硫已成为世界范围内急需解决的问题之一。面对不断降低的硫含量标准，传统加氢脱硫工艺面临极大的挑战。由此，非加氢脱硫技术得以迅速发展，其中吸附和氧化吸附脱硫技术因反应条件温和，生产成本低，环境污染小，成为近年来国内外研究的热点。本文主要研究活性炭纤维(ACF)在吸附和氧化吸附脱除燃油中噻吩类硫化物的应用。 第一部分，采用静态吸附法，考察了经过酸处理前后的ACF对模拟油品中噻吩类硫化物的吸附脱除情况。结果表明，ACF能够高效地脱除加氢脱硫难于脱除的大分子硫化物二苯并噻吩(DBT)和4，6-二甲基二苯并噻吩(4，6-DMDBT)，不过其对小分子硫化物噻吩(T)的脱除能力稍差。研究了SN混酸(浓硫酸和浓硝酸体积比3:1)处理温度和时间对ACF吸附脱除燃油中噻吩类硫化物能力的影响。结果表明，SN混酸常温处理可以除去ACF表面的无机组分，并增加ACF表面羧基、羟基等含氧官能团的数量，提高ACF对噻吩类硫化物的脱除能力。 第二部分，研究了活性炭纤维担载磷钨酸(HPW/ACF)氧化-吸附脱除模拟油品(含5 wt％萘)中的DBT。采用XRD、SEM和低温氮吸附对HPW/ACF催化剂的结构及表面形貌进行表征。结果表明，以H<,2>O<,2>为氧化剂，ACF为载体的HPW/ACF催化剂的催化氧化吸附活性优于磷钨酸。在最佳实验条件下，HPW/ACF能够将模拟油品中的硫含量从900μg/g降至0 μg/g，脱硫率达100％。HPW/ACF催化氧化吸附脱除DBT的作用过程为：DBT先在HPW上被催化氧化成砜，砜进而在ACF上吸附被脱除。ACF起到载体和吸附剂的双重作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1文献综述

2实验部分

2.1实验材料及设备

2.1.1实验材料

2.1.2实验设备

2.2实验方法

2.2.1 ACF改性

2.2.2吸附实验

2.2.3 HPW/ACF催化剂制备

2.2.4 HPW/ACF催化氧化吸附脱除DBT

2.2.5脱硫性能评价指标

2.3样品表征

2.3.1傅立叶变换-红外光谱分析

2.3.2热失重分析

2.3.3表面形貌分析

2.3.4 比表面积和孔结构的测定

2.3.5 X射线衍射分析

2.3.6气相色谱分析

2.3.7气质联用分析

3噻吩类硫化物在改性ACF上的吸附

3.1前言

3.2吸附剂的选择

3.3噻吩类硫化物在ACF上的吸附

3.3.1噻吩类硫化物在ACF上的吸附

3.3.2噻吩类硫化物在ACF上的吸附机理

3.4噻吩类硫化物在改性ACF上的吸附

3.4.1常温下不同酸处理ACF对其吸附脱除噻吩类硫化物的影响

3.4.2 SN混酸处理ACF对其吸附脱除噻吩类硫化物性能的影响

3.5 SN酸改性前后ACF的表征

3.5.1利用SEM观察ACF的形貌

3.5.2低温氮吸附-脱附等温线

3.5.3 比表面积和孔体积

3.5.4孔分布分析

3.5.5利用FT-IR光谱测定ACF的表面官能团

3.6烯烃和芳烃对ACF吸附脱硫选择性的影响

3.7本章小结

4 HPW/ACF催化氧化吸附脱除DBT

4.1引言

4.2 HPW/ACF的表征

4.2.1活性组分HPW的FT-IR分析

4.2.2活性组分HPW的TG-DTG分析

4.2.3 HPW/ACF的形貌分析

4.2.4 HPW/ACF的物相分析

4.2.5低温氮吸附-脱附等温线

4.2.6 HPW/ACF的比表面积和孔结构

4.3 HPW/ACF的脱硫性能评价

4.4工艺参数对脱硫率的影响

4.4.1 HPW担载量对脱硫率的影响

4.4.2 HPW/ACF催化剂用量对脱硫率的影响

4.4.3反应温度对脱硫率的影响

4.4.4 H2O2/S摩尔比对脱硫率的影响

4.4.5加热回流温度对脱硫率的影响

4.4.6加热回流时间对脱硫率的影响

4.4.7 HPW/ACF的焙烧温度对其脱硫性能的影响

4.5 DBT在HPW/ACF上氧化吸附脱除的反应机理

4.6燃油中组分对HPW/ACF氧化吸附脱除DBT的影响

4.6.1烷烃对HPW/ACF氧化吸附脱除DBT的影响

4.6.2烯烃对HPW/ACF氧化吸附脱除DBT的影响

4.6.3芳烃对HPW/ACF氧化吸附脱除DBT的影响

4.7 HPW/ACF-H2O2体系对噻吩类硫化物脱除性能的比较

4.8本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢