液相吸附法柴油深度脱硫吸附剂的制备与评价

摘要

在全球能源问题和环境问题趋于严峻的今天，低硫柴油替代汽油作为主要的汽车燃料成为一种趋势，柴油的深度脱硫技术是其应用的关键。液相吸附法深度脱硫因其设备简单，条件温和，成本低廉成为研究的热点。本文主要研究液相吸附法柴油深度脱硫吸附剂的制备、评价、再生以及吸附机理，为柴油吸附脱硫工业化提供研究基础。 本文在文献综述的基础上确定从吸附剂的活性组分和载体两方面研究分子筛脱硫吸附剂的制备及脱硫机理。选择了金属Ni、Re、Ce为活性金属组分，以Na-Y、13X和ZSM-5等微孔分子筛为载体，通过金属离子交换法和金属溶液浸渍法制备了一系列不同金属组份和含量的脱硫吸附剂，并用EDAX能谱测定了金属改性吸附剂的金属含量。成功合成了Y/MCM-41微孔-介孔复合分子筛；用X射线粉末衍射法和低温N2吸附脱附法对其进行表征，复合分子筛的比表面积为909m2/g，微孔和介孔的平均孔径分别为0.98nm和2.9lnm。 采用柴油静态脱硫法对吸附剂进行了脱硫能力的评价比较。实验结果表明过渡金属Ni离子改性的离子交换率为67.5％的Ni-Y吸附剂拥有相对较高的平衡吸附硫容量。以1∶20的剂油比处理硫含量为840ppmw的模拟柴油时吸附剂的平衡硫容量为17.16mgS/g吸附剂。吸附剂中经离子交换负载的金属离子比其他方式存在的金属化合物拥有更明显的吸附作用，吸附剂的硫容量与金属离子交换率成正比。该吸附剂对模拟柴油中二苯并噻吩的脱除能力优于苯并噻吩，该结果证明脱硫过程符合π配位机理。 静态脱硫实验结果表明，合适的载体孔径是提高吸附剂吸附性能的关键。孔径为0.53nm的ZSM-5分子筛对苯并噻吩几乎没有吸附作用；实验室合成的介孔孔径为2.91nm的复合介孔分子筛硫容量也较低，仅3mgS/g吸附剂；而孔径为1nm的Na-Y分子筛则表现出较好的吸附能力。实验结果表明载体孔径的选择符合尺寸选择机理。 通过建立固定床吸附评价装置，对优选的Ni-Y脱硫吸附剂进行了动态吸附脱硫实验。研究显示，每克吸附剂可以将31.1mL初始硫含量为840ppmw的模拟柴油处理至硫含量低于5ppmw，吸附剂饱和硫容量达到33.6mgS/g吸附剂。 初步研究了吸附剂的再生，采用了高温氧气、高温蒸气和乙醇洗提等方法进行了吸附剂动态再生实验。再生后吸附剂脱硫结果的比较发现，高温水蒸气再生效果较好，再生后吸附剂的硫容量达到14.08mgS/g吸附剂。 本文是对柴油深度脱硫吸附剂的初步研究，为进一步研究提供了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章文献综述

第三章脱硫吸附剂的制备与表征

第四章吸附剂静态脱硫评价及机理分析

第五章吸附剂动态脱硫评价与再生

第六章结论

参考文献

附录

致谢