改性Y分子筛选择性吸附燃料油深度脱硫及等离子体再生技术研究

摘要

选择性吸附脱硫技术是燃料油深度脱硫技术领域研究与开发的重点课题之一。本文采用微波辅助-液相离子交换法制备了一系列单金属改性和双金属改性Y分子筛脱硫吸附剂，在吸附剂物化性质的表征、脱硫性能的考察、吸附机理的探讨方面进行了较为系统的研究，并对介质阻挡放电等离子体再生脱硫吸附剂新技术进行了研究。 论文首先对各种单金属改性分子筛的表面物化性质以及噻吩吸附性能进行了系统研究，得出：吸附剂表面Lewis酸中心越多、局部软酸(性)越强，越有利于含硫化合物噻吩的脱除。对筛选出的吸附容量高且吸附选择性好的Cu-Y和Ag-Y分子筛脱硫吸附剂进行了深入研究，发现活性组分Cu的不同形态对噻吩的亲和力大小顺序为：Cu(Ⅰ)＞Cu(Ⅱ)＞Cu0，活性组分Ag的不同形态对噻吩的亲和力大小顺序为：Ag0＞Ag(Ⅰ)。 其次，在单金属改性Y分子筛吸附脱硫研究基础上设计制备了一系列双金属改性Y分子筛，通过吸附性能的考察筛选出了具有协同作用的Cu/Ag双金属组合，发现该双金属改性分子筛属于S-M配位吸附占主导的吸附剂，相比Cu-Y和Ag-Y改性分子筛，Cu/Ag-Y改性分子筛能够更有效的去除燃料油中通过加氢脱硫难以脱除的有机含硫化合物，吸附选择性受苯系物的影响相对较小。 然后应用介质阻挡放电等离子体再生Cu/Ag-Y脱硫吸附剂。优化的再生条件为：吸附剂置于等离子体余辉区、O2气源、输入功率95 W、反应温度60℃、气体流量60 ml/min。研究发现，等离子体再生过程臭氧的氧化作用占主导地位，但放电过程产生的其他活性物质对含硫化合物的氧化降解也有重要的影响；相比热再生和萃取再生法，等离子体再生法再生效果好、再生时间短，且具有很好的再生稳定性。 最后基于有机含硫化合物的量子化学计算，构建了等离子体再生脱硫吸附剂的表观速率常数与有机含硫化合物结构参数关系的模型。模型显示，ELUMO对有机含硫化合物的降解速率影响最大，然后依次是χ、ZPE和EHOMO。该模型能较好的反映有机含硫化合物等离子体降解表观速率常数与其结构的关系。

目录

文摘

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致谢

1文献综述

1.1课题背景

1.2燃料油中的含硫化合物

1.3燃料油深度脱硫技术

1.4选择性吸附脱硫技术

1.5介质阻挡放电等离子体联合催化技术

1.6存在的问题及研究方案

1.7研究内容与技术路线

2实验材料、装置及分析测试方法

2.1实验材料与药品

2.2实验装置及流程

2.3吸附剂的表征手段

2.4分析测试方法

2.5计算方法

3单金属改性Y分子筛对噻吩的吸附

3.1单金属改性Y分子筛的物化性质表征

3.2单金属改性Y分子筛的Thiophene-TPD实验

3.3单金属改性Y分子筛对噻吩的动态吸附实验

3.4结果讨论

3.5本章小结

4 Cu-Y和Ag-Y分子筛脱硫吸附剂

4.1 Cu-Y分子筛脱硫吸附剂的研究

4.2 Ag-Y分子筛脱硫吸附剂的研究

4.3本章小结

5双金属改性Y分子筛的脱硫性能

5.1双金属改性Y分子筛的物化性质表征

5.2双金属改性Y分子筛对噻吩的动态吸附实验

5.3 Cu/Ag-Y分子筛对模拟燃料油的吸附脱硫研究

5.4 Cu/Ag-Y分子筛对商业燃料油的吸附脱硫研究

5.5本章小结

6介质阻挡放电等离子体再生Cu/Ag-Y脱硫吸附剂

6.1等离子体再生工艺参数的影响

6.2等离子体再生机理的探讨

6.3与其他再生方法的比较

6.4再生稳定性考察

6.5本章小结

7等离子体再生脱硫吸附剂表观速率常数的QSPR研究

7.1等离子体降解表观动力学

7.2 QSPR模型的建立与讨论

7.3本章小结

8结论与建议

8.1主要结论

8.2主要创新点

8.3存在的问题及建议

参考文献

作者简历