固体酸催化缩合反应法脱除模拟油中噻吩的研究

论文摘要

燃油（汽油、柴油和航空用油等）具有高能量、安全稳定和易储存等优点,是当今交通工具的基本能源。然而燃油中硫化物对汽车尾气净化器中贵金属催化剂有严重毒害作用,燃烧后生成SOx是大气污染主要来源,并且危害人类健康,甚至导致酸雨。因此,燃油脱硫成为急需解决的问题。2007年始,美国环保局要求柴油和汽油中硫含量分别从500ppm和350ppm降到15ppm和30ppm,欧盟和日本等国家也有相关降低燃油中硫含量要求,无硫燃油已经成为世界各国追求的目标。脱除燃油中噻吩类硫化物是燃油深度脱硫的难点,因此开发有效的噻吩脱除方法是燃油深度脱硫研究的核心问题。在燃油深度脱硫中,以目前的脱硫方法,以噻吩及其噻吩类硫化物最不易脱除,但是一般噻吩类硫化物占总硫含量的比例较大,因此,脱除噻吩及其衍生物成为燃油深度脱硫的瓶颈。本文利用燃油中只有噻吩类硫化物能够发生与甲醛的缩合反应,可以开发一种选择性脱除噻吩类硫化物的方法。采用固体超强酸作为催化剂,把载有甲醛的氮气通入催化剂和模拟油的混合物中,在一定的反应条件下,使甲醛和噻吩发生缩合反应,生成一种树脂,树脂被吸附在固体超强酸表面或孔内,从而达到从模拟油中脱除噻吩类硫化物的目的。采用的固体超强酸催化剂,不仅无污染、而且也不对油品的性质产生影响。考察的固体超强酸对噻吩甲醛反应的活性顺序依次为SO42-/Al2O3>SO42-/ZnO>SO42-/ZrO2>SO42-/Fe2O3>SO42-/TiO2。实验表明,在70℃下,一定剂油比,SO42-/Al2O3反应3-5个小时,可以把含噻吩2000ppm的模拟油（噻吩的正辛烷溶液）中的噻吩完全脱除掉。而负载甲醛和磷钨酸的硅胶,则可以在两个小时内把模拟油（2000ppm噻吩的80%正辛烷和20%苯的混合溶液）中的噻吩完全除去。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 燃油脱硫的重要性
• 1.2 燃油中硫化物种类及性质
• 1.3 燃油脱硫的方法
• 1.3.1 加氢法脱硫
• 1.3.2 生物法脱硫
• 1.3.3 萃取法脱硫
• 1.3.4 酸碱精制法脱硫
• 1.3.5 氧化法脱硫
• 1.3.6 膜分离法脱硫
• 1.3.7 吸附法脱硫
• 1.3.7.1 物理吸附脱硫
• 1.3.7.2 反应吸附脱硫
• 1.3.7.3 吸附法脱硫前景
• 1.4 燃油吸附脱硫工艺
• 1.4.1 IRVAD工艺
• 1.4.2 S-Zorb工艺
• 1.4.3 LADS工艺
• 1.4.4 SARS工艺
• 1.4.5 吸附脱硫工艺比较
• 1.5 固体酸
• 1.5.1 固体酸的分类
• 1.5.2 固体酸的制备方法
• 1.5.3 固体超强酸制备的影响因素
• 1.5.4 固体超强酸的酸强度和酸量的测定
• 1.5.5 固体超强酸的应用
• 1.6 本文主要采用的方法
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验药品与装置
• 2.1.1 实验用品材料和规格
• 2.1.2 实验所用仪器
• 2.1.3 实验步骤
• 2.2 实验原理
• 2.3 样品分析
• 2.3.1 气相色谱
• 2.3.1.1 色谱装置和条件
• 2.3.1.2 火焰光度检测器
• 2.3.1.3 硫响应机理
• 2.3.1.4 色谱使用步骤
• 2.3.2 WK-2D微库伦分析仪器
• 2.3.2.1 微库仑分析原理
• 2.3.2.2 微库仑法分析硫含量应注意问题
• 2.3.2.3 分析条件
• 2.3.2.4 操作步骤
• 2.4 固体超强酸的表征
• 2.4.1 比表面积的测定
• 2.4.1.1 BET方法
• 2.4.1.2 吸附实验装置
• 2.4.1.3 实验操作步骤
• 2.4.2 红外光谱法
• 2.4.3 XRD衍射分析
• 第三章 实验结果和讨论
• 3.1 固体酸的制备和表征
• 3.1.1 焙烧温度对固体酸比表面积的影响
• 4^2-/Al₂O₃孔容的影响'>3.1.2 焙烧温度对SO₄^2-/Al₂O₃孔容的影响
• 3.1.3 浸渍硫酸浓度的影响
• 3.1.4 红外光谱分析
• 3.1.5 X射线衍射分析（XRD）
• 3.2 不同固体超强酸对缩合脱硫的影响
• 3.2.1 杂多酸类
• 3.2.2 负载金属氧化物类固体超强酸
• 4^2-/M_xO_y型固体超强酸'>3.2.3 SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸
• 4^2-/M_xO_y固体超强酸的催化剂'>3.2.4 负载SO₄^2-/M_xO_y固体超强酸的催化剂
• 3.2.5 负载磷钨酸型固体酸催化剂
• 3.2.5.1 温度对反应速率的影响
• 3.2.5.2 甲醛负载量对反应速率的影响
• 3.2.5.3 磷钨酸负载量对反应速率的影响
• 3.2.5.4 负载对硅胶的比表面积的影响
• 3.3 油品的性质测定
• 3.3.1 模拟油噻吩含量的测定
• 3.3.2 油品的腐蚀性检验
• 3.3.3 油品的酸度检验
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢