表面酸改性和金属元素改性对Y型分子筛脱硫性能的影响

摘要

苯是一种非常重要的化工原料，主要来源于石油苯和焦化苯。在石油资源日渐紧张和苯需求量不断增大的态势下，储量相对丰富的焦化苯资源愈来愈受到重视。但焦化苯中杂质含量高，需进一步加工除杂后方能作为原材料使用，所含杂质中，噻吩与苯的物理、化学性质十分相似，非常难脱除，且少量噻吩的存在就会严重影响苯的后续利用，因此必须将焦化苯中的噻吩进行深度脱除。目前，因受到化学反应平衡的限制，工业上精制焦化苯的硫酸酸洗法和催化加氢法均无法实现噻吩的深度脱除，需要辅以其它方法。选择性吸附脱硫法具有脱硫精度高、反应条件温和、能耗低、操作简便、投资成本少、污染环境小等优点，成为一项极受关注的脱硫技术，该技术的核心是制备吸附量大、选择性好的吸附剂，而表面酸性和金属元素的存在对吸附剂的脱硫性能有很大影响，本文拟将基于脱硫机理对吸附剂进行表面酸改性和金属元素改性，以深度脱除焦化苯中噻吩，达到原料用纯苯对噻吩ppb级含量的要求。
　　首先，以不同浓度(0.05、0.10、0.30、0.50、0.70、1.00 mol/L)的硝酸铵溶液对NaY分子筛进行酸改性，得到一系列HY吸附剂(HY005A、 HY01A、HY03A、 HY05A、 HY07A、 HY10A)，采用NH3-TPD、Py-IR考察了吸附剂表面酸量、酸强度及酸类型的变化，结合吸附剂对噻吩和苯的吸附实验结果，探讨了表面酸性对吸附剂吸附苯、噻吩性能的影响，结果表明随着硝酸铵溶液浓度的增加，所制得的HY吸附剂表面的总酸量、中强酸酸量、B酸和L酸量均随之增加;吸附剂HY10A表面中强B酸酸量最大，脱硫性能也最好。在HY10A吸附剂的制备过程中，当焙烧温度从300℃升高至750℃，由于B酸向L酸的转变，吸附剂的脱硫效率逐渐降低。
　　在上述基础上，比较了酸改性、金属元素改性及酸和金属元素的逐级改性所制得的吸附剂的脱硫性能，结合对吸附了噻吩的吸附剂的TG/DTG和FTIR分析，结果表明由于质子酸和金属元素的协同作用，经过酸和金属元素逐级改性得到的MHY型吸附剂的脱脱硫性能较单独酸改性和单独金属元素改性所制得的吸附剂要好。其中，酸和Cu元素逐级改性所得到的CuHY吸附剂的脱硫效果最好，每克CuHY吸附剂在14mL浓度为500mg/L的噻吩-苯溶液中的脱硫效率为61％。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 焦化粗苯的组成

1．2 焦化苯精制的工业化方法

1．2．1 硫酸酸洗法

1．2．2 催化加氢工艺

1．2．3 萃取精馏分离工艺

1．3 焦化苯中噻吩脱除的非工业化方法

1．3．1 选择氧化法

1．3．2 吸附法

1．4 吸附剂对噻吩吸附的机理

1．5 Y型分子筛及其酸性

1．6 选题依据和研究内容

1．6．1 选题依据

1．6．2 研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 吸附剂制备及活性评价

2．3．1 吸附剂的制备

2．3．2 吸附剂的脱硫活性评价

2．3．3 吸附剂对苯、噻吩的饱和吸附量测定

2．4 样品表征

2．4．1 XRD表征

2．4．2 孔结构表征

2．4．3 TG-DTG表征

2．4．4 NH3-TPD表征

2．4．5 FT-IR表征

2．4．6 红外碳硫分析

2．4．7 ICP-AES表征

第三章 表面酸改性对Y型分子筛脱硫性能的影响

3．1 酸改性对HY吸附剂晶体结构和孔结构参数的影响

3．1．1 酸改性对HY吸附剂晶体结构的影响

3．1．2 酸改性对HY吸附剂孔结构参数的影响

3．2 硝酸铵溶液浓度对HY吸附剂的酸性及脱硫性能的影响

3．3 焙烧温度对HY吸附剂脱硫性能的影响

3．4 小结

第四章 金属元素改性对Y型分子筛脱硫性能的影响

4．1 金属元素种类和改性方法对吸附剂脱硫性能的影响

4．1．1 金属元素改性对吸附剂晶体结构和元素组成的影响

4．1．2 金属元素种类和改性方法对吸附剂脱除苯中噻吩活性的影响

4．1．3 金属元素种类和改性方法对吸附剂脱除环己烷中噻吩活性的影响

4．2 吸附了苯或噻吩的MHY型吸附剂的表征

4．2．1 对吸附了苯、噻吩的MHY型吸附剂的红外碳硫表征

4．2．2 吸附了苯或噻吩的MHY型吸附剂的热重表征

4．2．3 对吸附了噻吩的MHY型吸附剂的FTIR表征

4．3 小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 今后工作的建议

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文