活性炭基吸附剂柴油吸附脱硫性能评价及物化性质表征

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随着人们环保意识的加强，柴油脱硫技术日益受到关注。目前降低柴油中硫含量的方法主要有加氢脱硫和非加氢脱硫。加氢脱硫技术要求高温、高压、氢环境以及贵金属催化剂等苛刻条件，设备投资和操作费用相对比较昂贵，且对于稠环噻吩类硫化物及其衍生物的脱除比较困难。吸附脱硫是新的有效脱除FCC柴油中硫化物的方法，具有操作简单、投资费用少、无污染、适合于深度脱硫等优点，它是一项具有广阔发展空间及应用前景的新技术。本文以活性炭为载体，CuO、ZnO和硝酸等为改性剂，采用等体积浸渍法制备了一系列吸附脱硫剂；采用静态吸附法和固定床动态吸附法对脱硫剂的吸附性能进行评价。考察了活性炭的种类和粒度、金属氧化物的负载量、焙烧温度、焙烧时间、脱硫温度、空速、油剂比等因素对脱硫剂吸附性能的影响，并对脱硫剂的硫容进行计算。筛选出了适宜的吸附脱硫和最佳吸附剂制备条件，并对脱硫剂进行再生研究和物化性质表征分析，为吸附脱硫技术的工业化提供一定的理论依据。研究结果表明，活性炭基吸附剂能够有效地脱除柴油中的含硫化合物。改性后活性炭的吸附脱硫性能要好于活性炭原样(AC)；活性炭负载CuO(AC-A)的脱硫性能要好于负载ZnO(AC-B)，活性炭混合负载CuO/ZnO(AC-C)的脱硫性能与单独负载CuO或ZnO相差不大；活性炭经硝酸活化后再负载CuO(AC-N-A)的脱硫性能大大提高，其脱硫性能要好于直接负载CuO。活性炭负载CuO和ZnO主要脱除了柴油中二苯并噻吩及其衍生物。表面酸碱性官能团测定结果表明，所制备的脱硫剂表面碱性官能团含量大于表面酸性官能团含量，其表面酸量大小：AC-N-A>AC-C>AC-A>AC-B>AC，表面碱量大小：AC-C>AC-B>AC-A>AC-N-A>-AC。焙烧和硝酸活化对活性炭的比表面积、孔容和平均孔径的影响不大，其最可几孔径主要集中在20-30A之间。差热．热重分析表明，硝酸锌晶体与硝酸铜晶体受热到350℃基本完全分解为CuO和ZnO，活性炭在200-550℃之间受热稳定。X射线衍射分析表明，脱硫剂AC-A在350℃下焙烧出现了Cu<,2>O的衍射峰，这是C将部分CuO还原为Cu<,2>O<,1>；在500℃和700℃下焙烧出现了单质Cu的衍射峰，这是C将部分Cu的氧化物还原为单质Cu；吸附脱硫后AC-A中Cu<,2>O的衍射峰消失，这可能是Cu<,2>O参与了硫的脱除；脱硫剂AC-B中没有发现Zn以任何物相存在的衍射峰，这说明活性组分均匀分散在活性炭表面。脱硫剂用于FCC柴油吸附脱硫评价结果表明，脱硫剂AC-A、AC-B、AC-C和AC-N-A的吸附饱和硫容分别为0.587％、0.531％、0.596％和0.808％；脱硫剂用于模型化合物吸附脱硫评价结果表明，AC、AC-A、AC-B和AC-N-A对噻吩的吸附饱和硫容分别为0.261％、0.325％、0.298％和0.470％，对苯并噻吩的吸附饱和硫容分别为1.076％、1.354％、1.251％和1.826％，脱硫剂能够选择性吸附脱除苯并噻吩。所制备的脱硫剂吸附饱和硫容大小：AC-N-A>AC-C>AC-A>AC-B>AC。静态吸附脱硫评价结果表明，在CuO负载量为4.0％，ZnO负载量2.0％，油剂比1.0，浸泡时间2h，脱硫温度80℃，脱硫剂AC-A、AC-B、AC-C和AC-N-A的最大脱硫率分别为45.27％、44.40％、45.76％和60.95％。固定床动态吸附脱硫评价结果表明，在CuO负载量为4.0％，ZnO负载量2.0％，焙烧温度350℃，焙烧时间2.0h，脱硫温度80℃，空速2.0h<'-1>，油剂比1.0时，脱硫剂AC-A、AC-B和AC-C的最大脱硫率分别为46.98％、43.91％和47.82％；在CuO负载量为4.0％，焙烧温度350℃，焙烧时间2.0h，脱硫温度100℃，空速2.0h<'-1>，油剂比1.0时，脱硫剂AC-N-A的最大脱硫率为70.60％。脱硫剂AC-N-A再生研究结果表明，采用气体吹扫热再生和有机溶剂洗脱再生对失活后脱硫剂有一定的再生效果。

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作者
高晶晶;
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作者单位

中国海洋大学;

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授予单位中国海洋大学;
学科分析化学
授予学位硕士
导师姓名冯丽娟;
年度 2007
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类活性炭;
关键词
活性炭; 柴油脱硫; 吸附剂; 吸附脱硫; 脱硫性能;

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