FCC汽油脱硫用复合膜的研究

论文摘要

膜法汽油脱硫技术是一种新型的汽油脱硫技术,具有投资和操作费用低、可进行模块化设计、易于放大扩容和建造等优点,当前倍受石油化工界的广泛关注。本论文以聚偏氟乙烯(PVDF)为底膜材料,聚乙二醇(PEG)为皮层材料制备了适用于工业应用的汽油脱硫用复合膜,并进行了膜法汽油脱硫技术的过程模拟和放大试验研究。所制得的复合膜由致密活性层和多孔支撑层组成,活性层厚度约16μm;采用预湿底膜法涂膜有效地减少了孔渗现象的发生;在渗透汽化性能测试中,随着进料温度的增加,硫富集因子先增加后减小,在100℃左右达到最大值,而渗透通量一直升高;随着膜后侧压力的增加,硫富集因子和渗透通量均减小;当进料流量为100ml/min时,膜性能较好且稳定;随着进料汽油中硫含量的升高,复合膜的硫富集因子下降,渗透通量升高;当活性层固含量为16%,交联剂含量为18%时,膜的渗透通量为2.7 kg /(m2·h),硫富集因子为3.6,且在500h的长时间渗透汽化实验中性能保持稳定。建立了渗透汽化膜脱硫的过程模型,利用该模型对膜脱硫过程进行了模拟和优化,并利用建立的放大装置进行了放大试验。放大装置的最佳操作条件为:进料温度100～110℃,真空罩内压力5～10kPa,进料流量18～21L/h;在最佳操作条件下进行放大试验,结果表明,在低硫产品收率保持在70%以上时,低硫产品的硫含量可以降到70μg/g;随着料液硫含量的降低,后续膜的分离能力逐渐降低,即料液硫含量越低脱硫越困难,结论与模拟计算所得结果一致。对放大试验中的原料汽油、低硫产品和高硫产品的色谱分析表明,低硫产品的辛烷值稍有增加,高硫产品的辛烷值稍有降低,总体变化不大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 汽油脱硫概述
• 2.1.1 汽油中的硫分布
• 2.1.2 汽油中主要硫化物的性质
• 2.1.3 汽油中硫化物的危害
• 2.1.4 研究汽油脱硫的必要性
• 2.1.5 目前的汽油脱硫工艺
• 2.2 渗透汽化技术概述
• 2.2.1 渗透汽化技术简介
• 2.2.2 渗透汽化技术的研究历史
• 2.2.3 渗透汽化分离原理及过程特点
• 2.3 渗透汽化膜及其分离特性
• 2.3.1 膜材料的选择原则
• 2.3.2 膜材料的改性
• 2.3.3 膜的制备方法
• 2.3.4 底膜的选择原则
• 2.3.5 黏合与孔渗
• 2.3.6 膜性能评价指标及影响因素
• 2.4 膜法汽油脱硫的研究进展及优势
• 2.4.1 研究进展
• 2.4.2 膜法汽油脱硫技术的优缺点
• 2.5 结束语
• 第三章 底膜的制备及结构表征
• 3.1 实验仪器及药品
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验药品
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 底膜的制备
• 3.2.2 底膜的结构表征
• 3.2.3 底膜性能表征
• 3.3 实验结果及讨论
• 3.3.1 底膜的微观形态
• 3.3.2 测定压力的选取
• 3.3.3 挥发时间对底膜的影响
• 3.4 小结
• 第四章 复合膜的制备和性能评价
• 4.1 实验仪器及药品
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验药品
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 复合膜的制备
• 4.2.2 复合膜的结构表征
• 4.2.3 复合膜的渗透汽化性能评价
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 复合膜的微观形态
• 4.3.2 复合膜的孔渗现象及其控制
• 4.3.3 制膜条件对复合膜性能的影响
• 4.3.4 操作条件对复合膜性能的影响
• 4.3.5 复合膜对不同硫含量汽油的分离能力
• 4.4 小结
• 第五章 复合膜的放大试验
• 5.1 膜脱硫过程模拟和放大装置的建立
• 5.1.1 渗透汽化汽油脱硫工艺微分模拟方程的建立
• 5.1.2 模拟计算所用关联式的回归
• 5.1.3 渗透汽化膜法汽油脱硫过程的模拟和优化
• 5.1.4 渗透汽化膜法汽油脱硫放大装置的建立
• 5.2 最佳操作参数的确定
• 5.2.1 通过过程模拟分析操作参数对膜性能的影响
• 5.2.2 通过试验确定最佳操作参数
• 5.3 复合膜在放大实验中的性能
• 5.3.1 脱硫性能
• 5.3.2 辛烷值
• 5.4 小结
• 结论
• 1 结论
• 2 今后工作建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢