吸附法精制焦化甲苯

摘要

我国是贫油富煤的国家，煤炭炼焦过程产生大量的粗苯，粗苯主要由各种芳烃组成。作为重要化工原料之一的甲苯，就可以通过粗苯回收得到。采用萃取精馏工艺获得的焦化甲苯中含有少量不饱和化合物，其中含量最高的是吡啶类和噻吩类物质，这影响了甲苯产品的质量，限制了其进一步加工利用，必须对其进行脱氮脱硫精制。
　　本文首先总结了油品中脱硫和脱氮的几种方法，其中吸附法具有操作条件温和、投资成本和操作费用低、环境污染少、脱硫脱氮效果好等优点，拥有广阔的应用前景。
　　采用固定床气相吸附以及在线高温水蒸气再生的方法考察了NaNC分子筛原粉和成型吸附剂对焦化甲苯工业料中吡啶类物质的吸附性能以及吸附剂的再生性能。结果表明，当吸附温度为115℃时，吡啶类物质的含量可以降到500μg/g以下。多次再生后吸附剂的脱氮能力仍能恢复，但处理量随着再生次数的增加而降低。通过对再生后吸附剂的热重分析（TGA）和13C-NMR表征，表明吸附剂处理量降低的原因主要是分子筛的结焦失活。
　　通过液相离子交换的方法制备了Ce4+、Ni2+和Cu+交换的NC型分子筛吸附剂，利用X射线衍射（XRD），比表面积和孔隙度分析（BET）和等离子体发射光谱（ICP-OES）手段对吸附剂进行了表征。在脱硫实验中以甲苯/噻吩/甲基噻吩为模型化合物，对比不同吸附剂对噻吩类物质的吸附效果，结果表明Ce4+交换的分子筛对噻吩类的吸附量最大。分别采用间歇吸附和固定床连续吸附实验，对甲苯脱硫工艺进行了考察。Ce4+交换的NC型分子筛对噻吩类物质的选择性顺序为：2-甲基噻吩>3-甲基噻吩>噻吩，提高吸附温度对吸附有利，气相吸附效果要远好于液相吸附。
　　CeNC分子筛对甲苯中噻吩类物质的吸附符合Freundlich吸附等温线，吸附动力学分析发现液相吸附过程满足伪二级动力学方程，低温时反应吸附过程是主要的速率控制步骤，高温时粒子内扩散成为主要的速率控制步骤。采用热重分析（TGA）的方法研究甲苯和甲基噻吩与CeNC分子筛的作用模式，结果表明噻吩类物质主要通过形成S-Ce化学键被吸附，甲苯主要与Ce3+和Ce4+形成静电力作用和π络合。

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前 言

第一章 文献综述

1.1研究背景

1.2焦化甲苯中含氮含硫类物质

1.3脱氮技术

1.4脱硫技术

1.5本论文的目的和主要任务

第二章 实验部分

2.1实验原料和仪器

2.2实验过程

2.3样品的分析与吸附剂的表征

第三章 吸附法分离焦化甲苯中的吡啶类物质

3.1引言

3.2吸附实验

3.3水蒸气再生实验及失活分析

3.4本章小结

第四章 离子交换型分子筛吸附脱除甲苯中的噻吩类物质

4.1引言

4.2吸附剂的初选

4.3静态实验研究

4.4固定床吸附实验

4.5小结

第五章 吸附脱硫机理的探究

5.1引言

5.2吸附等温线

5.3吸附动力学

5.4甲苯的竞争吸附机理研究

5.5小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢