反应/吸附法对柴油深度脱硫的研究

摘要

人类在国家的工业化进程中越来越清楚地认识到环境保护的重要性,近十多年来,世界主要发达国家和地区都已相继出台了严厉的车用汽油和柴油规范。随着中国经济的高速增长,环境污染越来越严重,我国对清洁燃油的需求越来越迫切。燃油清洁化最重要的一个指标就是无硫化。
　　 本论文的研究目的是开发一种新的基于吸附法的脱硫技术,使柴油中硫化物含量减少到15ppmw(parts per million weight)以下,以解决传统加氢脱硫所面临的挑战。
　　 本论文使用缩合反应／吸附法对燃油进行脱硫。它是一种利用甲醛在酸催化作用下与噻吩发生缩聚反应的原理所开发出的新型脱硫技术。根据有关资料显示,燃油中除有机硫化物外,还存在一定量的有机氮化物。由于杂环氮化物的化学结构与噻吩类硫化物十分相似,因而存在噻吩类硫化物与杂环氮化物在脱硫过程中的竞争吸附和竞争反应,使缩合反应／吸附法的脱硫效率降低。本论文借助模型油(MDO,Model Diesel Oil与MO,Model Oil),通过间歇反应证实了氮化物的存在对DSR(脱硫剂,Desulfurization Reagent)脱硫性能的影响很大。为了防止氮化物的存在对燃油深度脱硫的影响,挑选了两种预处理试剂:磷钨酸(PWA)和PTR(硅胶负载浓硝酸)对燃油进行脱氮预处理,并通过固定床连续反应确定了PWA与PTR预处理燃油的最佳操作条件:温度分别为40℃和30℃；质量比Weight ratio(PWA／MDO)=2.0:35；质量比Weight Ratio(MDO／SGB)=40:1、Weight Ratio(HNO3／SGB)=0.3:1；预处理时间均为3 h。
　　 根据间歇反应所确定的最佳预处理条件,本论文测试了两种未经加氢预处理催化柴油(催化轻柴和催化重柴)在固定床反应器中进行脱硫反应的一系列穿透曲线,并由穿透曲线计算了各情况下DSR的穿透容量和饱和容量。实验结果证明经过PTR预处理后的实际柴油通过缩合反应／吸附法能将其中硫含量将到15ppm以下。