汽油深度脱硫吸附剂制备及吸附工艺研究

论文摘要

选择性吸附脱硫就是一发展前景广阔的汽油深度脱硫技术。与加氢脱硫技术相比,汽油吸附脱硫技术具有如下主要优点:（1）吸附脱硫工艺在常温常压下进行,设备投资和操作成本低;（2）该工艺对液体燃料油深度脱硫非常有效,脱后燃料油硫含量可低于10ppm;（3）油收率和辛烷值损失较小。目前实现汽油吸附脱硫工业化的关键是:提高吸附剂的硫容和稳定性。本论文以FCC汽油和模拟汽油为原料进行了吸附剂制备、吸附剂性能评价及再生等方面的研究。详细的研究内容和结果如下:采用浸渍法制备了载铜13X分子筛吸附剂,以模拟汽油（C6-C8烷烃+噻吩）为原料,重点考察了预处理条件和再生条件对载铜13X吸附剂脱硫性能的影响。实验确定吸附剂适宜的预处理条件为:在氮气氛围中,500℃下还原3h;适宜的再生条件为:氮气流量40mL/min,再生温度200℃,吹扫4 h。在上述条件下,载铜13X吸附剂对含噻吩的模拟汽油的吸附脱硫具有较好的稳定性。以不同配比的活性氧化铝、硅藻土、氧化锌经物理混合得到吸附剂载体,考察了组分配比、添加扩孔剂对载体比表面及孔径的影响。结果表明,载体的最佳配比为γ-Al2O3:SiO2:ZnO=2:1:2;扩孔剂聚乙二醇（PEG-1000）的加入量为15%时载体的孔径最大。采用等体积超声-普通浸渍相结合的方法制备负载活性组分Ni和Co的脱硫吸附剂,在常温常压下,考察了Ni-Co吸附剂制备条件:浸渍液浓度、浸渍时间、微波干燥方式、还原温度等对吸附剂吸附脱硫效果的影响,确定了适宜的制备条件。在固定床吸附装置上对催化裂化汽油进行了临氢吸附脱硫实验,考察了吸附温度、空速、氢气流量对催化裂化汽油吸附脱硫的影响。实验确定了适宜的吸附脱硫工艺条件为:吸附温度320℃,空速2.0h-1,氢气流量60～140mL/min。在上述条件下,吸附剂的穿透硫容约为6.94mg/g（规定流出油中硫的浓度30 mg/L为穿透点）。Ni-Co吸附剂的适宜再生条件为:高纯空气氛围中,再生温度320℃,再生时间4h。吸附剂经4次再生后,其穿透硫容有稍微下降的趋势,推断经多次高温再生,可能导致小部分的吸附剂烧结,致使吸附剂的硫容下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 汽油脱硫的必要性
• 1-1-1 汽油中硫化物的分布
• 1-1-2 世界各国对汽油硫含量的限制
• 1-1-2-1 国外汽油硫含量及发展趋势
• 1-1-2-2 国内汽油硫含量及发展趋势
• §1-2 汽油脱硫主要技术
• 1-2-1 选择性加氢脱硫
• 1-2-2 生物脱硫
• 1-2-2 萃取脱硫
• 1-2-3 烷基化脱硫
• 1-2-4 氧化脱硫
• 1-2-5 吸附脱硫
• §1-3 国内外吸附脱硫工艺
• 1-3-1 S-Zorb 脱硫技术
• 1-3-2 IRVAD 技术
• 1-3-3 SARS 工艺
• 1-3-4 LADS 工艺
• §1-4 脱硫吸附剂
• 1-4-1 分子筛类吸附剂
• 1-4-2 金属氧化物
• 1-4-3 活性炭纤维和活性炭
• 1-4-4 粘土类
• §1-5 本学位论文研究的主要内容
• 第二章 载铜13X 吸附剂脱硫研究
• §2-1 前言
• §2-2 实验材料与仪器
• 2-2-1 实验所用化学试剂
• 2-2-2 实验所用仪器
• §2-3 实验方法
• 2-3-1 实验装置
• 2-3-1-1 静态实验装置
• 2-3-1-2 预处理及再生实验装置
• 2-3-2 模拟汽油的配制
• 2-3-3 吸附剂的预处理
• 2-3-4 静态脱硫实验
• 2-3-5 吸附剂再生实验
• 2-3-6 静态实验脱硫率计算公式
• §2-4 结果与讨论
• 2-4-1 还原条件的最优化讨论
• 2-4-1-1 还原温度
• 2-4-1-2 还原时间
• 2-4-2 载铜13X 吸附剂再生条件考察
• 2-4-2-1 氮气流量
• 2-4-2-2 再生时间
• 2-4-2-3 再生温度
• 2-4-3 载铜13X 吸附剂再生稳定性的考察
• 2-4-4 载铜13X 吸附剂对 FCC 汽油再生稳定性考察
• §2-5 小结
• 第三章 新型负载 Ni-Co 吸附剂制备及性能评价
• §3-1 前言
• §3-2 实验材料与仪器
• 3-2-1 实验所用的试剂
• 3-2-2 实验所用的仪器
• 3-2-3 吸附剂分析测试仪器
• §3-3 实验方法
• 3-3-1 载体制备步骤
• 3-3-2 金属负载步骤
• 3-3-3 吸附剂性能评价
• §3-4 结果与讨论
• 3-4-1 载体的制备及表征
• 3-4-1-1 载体组分配比的考察及 BET 表征
• 3-4-1-2 扩孔剂分子量的影响
• 3-4-1-3 扩孔剂 PEG－1000 用量的影响
• 3-4-2 吸附剂制备条件的考察
• 3-4-2-1 一次浸渍液浓度对脱硫效果的影响
• 3-4-2-2 二次浸渍液浓度对吸附剂脱硫效果的影响
• 3-4-2-3 活性组分及浸渍顺序对吸附剂吸附效果的影响
• 3-4-2-4 浸渍时间对脱硫效果的影响
• 3-4-2-5 微波干燥对脱硫效果的影响
• 3-4-2-6 还原温度的影响
• 3-4-3 复合型负载吸附剂的表征
• 3-4-3-1 X-射线衍射分析
• 3-4-3-2 电子扫描电镜分析（SEM）
• 3-4-3-3 BET 表征
• §3-5 小结
• 第四章 Ni-Co 吸附剂动态气相吸附脱硫工艺条件的考察
• §4-1 前言
• §4-2 实验材料与仪器
• §4-3 实验方法
• 4-3-1 工艺流程图
• 4-3-2 实验步骤
• 4-3-3 动态实验硫容的计算公式
• §4-4 结果与讨论
• 4-4-1 负载型吸附剂脱硫性能的动态考察
• 4-4-2 吸附温度对吸附剂吸附脱硫效果的影响
• 4-4-3 液体空速对吸附剂吸附脱硫效果的影响
• 4-4-4 氢气流量对吸附剂吸附脱硫效果的影响
• 4-4-5 动态实验穿透曲线
• 4-4-6 吸附前后汽油性质的比较
• §4-5 小结
• 第五章 Ni-Co 吸附剂再生条件的考察及吸附机理初探
• §5-1 Ni-Co 吸附剂再生条件的考察
• 5-1-1 再生温度的影响
• 5-1-2 再生时间的影响
• 5-1-3 再生介质的影响
• 5-1-4 再生次数对脱硫效果的影响
• §5-2 吸附机理初探
• §5-3 小结
• 第六章 结论
• §6-1 结论
• §6-2 本课题存在的问题及展望
• 参考文献
• 附录 A
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果