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随着环保法规的日益严格,世界范围内燃料的质量要求越来越苛刻,低硫含量的“清洁燃料”的生产已经成为大势所趋。柴油中的有机硫组分主要以噻吩类硫化物的形式存在,其中苯并噻吩和二苯并噻吩又占噻吩类的70%以上,这些多环噻吩稳定性极强,即使在高温高压下也很难被加氢脱除。而且加氢脱硫要消耗大量氢气,操作条件苛刻,对催化剂的寿命要求也较高。这就迫使各石油公司积极研究与开发清洁燃料非加氢脱硫技术,吸附和氧化脱硫技术由于具有较大的发展空间及应用潜力越来越受到极大关注。
多孔炭的比表面积和孔容较大,是一种孔隙结构发达的吸附剂。将多孔炭进行表面改性,从而增强脱硫剂对油品中的含硫化合物的脱除能力;同时多孔炭又是一种优良的载体,将多孔炭的吸附和催化能力与钨酸钠的催化能力相结合,制成一种新型的脱硫催化剂,它具有吸附和催化两大功能,可以增大油品处理量,有助于适应深度脱硫的现实要求。
在本文中,对比表面积不同的多孔炭采用浓硝酸氧化和金属离子负载的方法进行表面修饰,增加了表面含氧官能团的数量,从而增大了对含硫有机化合物的表观吸附量。采用诸如Boehm滴定、XRD和Raman等分析手段对改性前后的多孔炭进行表征。结果表明吸附剂Aa-4%Ag-C在所考察的多孔炭中对含硫化合物具有最大的表观吸附量,对真实柴油的吸附效果也很显著。1g吸附剂处理50mL真实柴油24h后,脱硫率达到71.94%。同时,对氧化脱硫催化剂进行了各种反应条件的考查,使用钨酸钠为催化剂的过氧化氢-醋酸体系具有很好的氧化脱硫效果。利用吸附氧化相结合,将钨酸钠负载到改性的多孔炭上作为吸附氧化催化剂,进行了柴油的吸附氧化脱硫研究。考查了反应温度,反应时间,氧化剂和催化剂用量等因素对催化氧化反应的影响,结果表明这种吸附氧化催化剂具有良好的脱硫能力。最佳反应条件为:15%Na<,2>WO<,4>/Aa为0.1g,油品25mL,过氧化
氢0.2mL,醋酸2.5mL,温度323K,反应时间90min时真实柴油脱硫率为95.91%。吸附氧化催化剂15%Na2WO<,4>/Aa具有很好的再生能力,经过五次再生之后,真实柴油脱硫率为90.14%。 本文的创新性在于考查了不同孔结构的多孔炭的吸附脱硫效果,将Raman与XRD结果相结合,分析了多孔炭微晶结构的变化。制备出新型吸附氧化催化剂,将多孔炭的吸附功能和钨酸钠的氧化功能完美结合,达到了很好的脱硫效果。