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Al-MCM-41介孔分子筛汽油吸附脱硫的研究

作　者: 李倩
导　师: 王云芳
学　校: 中国石油大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 吸附脱硫 Al-MCM-41 水热合成法改性双金属分子筛
分类号: TE626.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着世界范围内环境保护法规的日益严格,生产低硫汽油已成为各炼油企业高度关注的问题。在各种非加氢脱硫技术中,吸附脱硫被认为是有着广阔发展前景的脱硫技术。本文采用水热合成法制备了不同硅铝比的Al-MCM-41分子筛,并用XRD、N2吸附等方法对其进行了表征,通过静态吸附实验考察了硅铝比、晶化时间、焙烧方法等对分子筛制备的影响,优选出的分子筛负载金属进行改性。重点考察Ni、Zn改性分子筛对吸附脱硫效果的影响,并进一步考察它们的最佳制备条件,汽油中芳烃的影响等。最后对双金属分子筛的吸附脱硫效果进行了初步的探索。结果表明,分子筛制备的最佳条件为:铝酸钠为铝源、晶化时间72h、2℃/ min程序升温。由XRD及N2吸附脱附曲线得出,A1-MCM-41(80)结晶程度较好,孔道分布均匀,并具有较大的比表面积和狭窄的孔径分布,吸附脱硫效果最好,且最适宜的操作条件为:吸附温度80℃、油剂比60:1、吸附时间5h,在此条件下的饱和吸附量为12.3056mgS/g吸附剂。在Al-MCM-41(80)分子筛上负载不同金属组分并考察其对模拟汽油的脱硫性能的影响,结果表明,脱硫效果顺序为: Ni-Al-MCM-41(80) >Co-Al-MCM-41(80) >Zn-Al-MCM-41(80)>Fe-Al-MCM-41(80)>Ce-Al-MCM-41(80)>Cu-Al-MCM-41(80);芳烃的加入会降低分子筛的选择性,负载镍、锌的Al-MCM-41(80)分子筛选择性相对较好。进一步对负载镍、锌分子筛进行研究,通过分析得到Ni-Al-MCM-41(80)分子筛制备的最佳条件为:硝酸镍浸渍液浓度0.3mol/L,浸渍时间24h,焙烧温度450℃,还原温度500℃,此时饱和吸附量为18.6854mgS/g吸附剂;当加入量为5wt%时,饱和吸附量下降了37.64%,加入量增加到10wt%时,饱和吸附量下降了48.12%;氮气直接焙烧再生效果较好。Zn-Al-MCM-41(80)分子筛制备的最佳条件为:硝酸锌浸渍液浓度0.1mol/L,浸渍时间24h,焙烧温度450℃,此时饱和吸附量为15.7958mgS/g吸附剂。当加入量为5wt%时,饱和吸附量下降了28.12%,加入量增加到10wt%时,饱和吸附量下降了44.51%。最后考察了双金属分子筛Zn-Ni-Al-MCM-41(80),其最佳制备条件为:硝酸镍、硝酸锌的浸渍液浓度均为0.1mol/L,浸渍时间12h,焙烧温度450℃,此时吸附效果为17.8958mgS/g吸附剂;当甲苯加入量为5wt%时,饱和吸附量下降了42.13%,加入量增加到10wt%时,饱和吸附量下降了44.87%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-25
  1.1 汽油脱硫的重要性和意义  10-11
  1.2 原油中硫的类型及分布  11-12
  1.3 汽油脱硫技术  12-16
    1.3.1 酸碱精制脱硫  13
    1.3.2 溶剂抽提脱硫  13
    1.3.3 催化裂化过程中脱硫  13-14
    1.3.4 催化加氢脱硫(HDS)  14-16
    1.3.5 催化氧化脱硫  16
    1.3.6 膜过程脱硫  16
  1.4 吸附脱硫  16-17
    1.4.1 非临氢吸附法脱硫  17
    1.4.2 临氢吸附法脱硫  17
  1.5 脱硫吸附剂  17-23
    1.5.1 活性炭及活性炭纤维  17-18
    1.5.2 分子筛类吸附剂及改性  18-22
    1.5.3 金属氧化物类及其负载金属型吸附剂  22
    1.5.4 其他类吸附剂  22-23
  1.6 结语  23
  1.7 本论文主要研究内容  23-25
第二章实验部分  25-33
  2.1 引言  25
  2.2 实验试剂及仪器  25-26
    2.2.1 实验药品及试剂  25-26
    2.2.2 实验仪器  26
  2.3 吸附剂的制备  26-29
    2.3.1 Al-MCM-41 分子筛的制备  26-27
    2.3.2 负载型吸附剂的制备  27-29
  2.4 吸附剂的表征  29
    2.4.1 X射线衍射(XRD)分析  29
    2.4.2 N_2 吸附-脱附分析  29
  2.5 模拟汽油的配置  29
  2.6 硫化物的分析  29-30
  2.7 吸附脱硫性能评价  30-33
    2.7.1 静态吸附脱硫实验  30-31
    2.7.2 吸附剂脱硫效果计算  31-33
第三章介孔分子筛Al-MCM-41 的合成及吸附脱硫性能研究  33-56
  3.1 引言  33-34
  3.2 Al-MCM-41 的结构表征  34-37
    3.2.1 X射线衍射(XRD)法  34-35
    3.2.2 N_2吸附  35-37
  3.3 吸附剂制备条件的考察  37-46
    3.3.1 铝源对吸附脱硫效果的影响  37-40
    3.3.2 晶化时间对吸附脱硫效果的影响  40-43
    3.3.3 焙烧方式对吸附脱硫效果的影响  43-44
    3.3.4 不同Si/Al比对吸附脱硫效果的影响  44-46
  3.4 吸附工艺的研究  46-49
    3.4.1 吸附温度对吸附脱硫效果的影响  46-47
    3.4.2 油剂比对吸附脱硫效果的影响  47-48
    3.4.3 吸附时间对吸附脱硫效果的影响  48-49
  3.5 Al-MCM-41(80)分子筛改性  49-51
  3.6 芳烃的影响  51-52
  3.7 理论分析  52-54
    3.7.1 π络合吸附脱硫  53-54
    3.7.2 S-M键直接吸附  54
  3.8 小结  54-56
第四章 Ni-Al-MCM-41(80)吸附脱硫性能研究  56-64
  4.1 引言  56
  4.2 负载方法对吸附脱硫效果的影响  56-57
  4.3 制备条件对等体积浸渍法制备分子筛脱硫效果的影响  57-60
    4.3.1 硝酸镍溶液浓度对吸附脱硫效果的影响  57-58
    4.3.2 浸渍时间对吸附脱硫效果的影响  58-59
    4.3.3 焙烧温度对吸附脱硫效果的影响  59
    4.3.4 还原温度对吸附脱硫效果的影响  59-60
  4.4 芳烃的影响  60-61
  4.5 再生条件的考察  61-62
  4.6 小结  62-64
第五章 Zn-Al-MCM-41(80)吸附脱硫性能研究  64-68
  5.1 引言  64
  5.2 制备条件对吸附脱硫效果的影响  64-67
    5.2.1 硝酸锌溶液浓度对吸附脱硫效果的影响  64-65
    5.2.2 浸渍时间对吸附脱硫效果的影响  65-66
    5.2.3 焙烧温度对吸附脱硫效果的影响  66-67
  5.3 芳烃的影响  67
  5.4 小结  67-68
第六章双金属负载Al-MCM-41(80)吸附脱硫性能研究  68-74
  6.1 引言  68
  6.2 制备条件对双金属分子筛吸附脱硫性能的影响  68-72
    6.2.1 负载顺序对吸附剂吸附脱硫效果的影响  68-69
    6.2.2 浸渍液浓度对吸附剂吸附脱硫效果的影响  69-70
    6.2.3 浸渍时间对吸附脱硫效果的影响  70-71
    6.2.4 焙烧温度对吸附脱硫效果的影响  71-72
  6.3 芳烃的影响  72
  6.4 小结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-81
致谢  81

Al-MCM-41介孔分子筛汽油吸附脱硫的研究

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