催化裂化(FCC)汽油是我国商品汽油的主要调和组分,其硫含量高的特点是导致我国燃料油硫含量标准远低于欧美国家高标准的主要原因。因此,FCC汽油的深度脱硫是我国清洁燃料生产亟待解决的关键问题。针对当前选择性吸附脱硫技术在FCC汽油深度脱硫应用中所面临的吸附硫容量低而无法工业化的难题,本文对比了Cu(I)Y、NiY和L-CeY三种典型分子筛吸附剂在模拟汽油和FCC汽油中的脱硫性能,研究发现,改性分子筛吸附剂对FCC汽油的吸附脱硫性能远逊于其在模拟汽油中的表现。考察了FCC汽油和HDS汽油中噻吩类硫化物的吸附选择性,研究发现,汽油中的噻吩类硫化物吸附选择性存在较大的差异,其中,α位烷基取代噻吩受烷基空间位阻效应的影响选择性较差,而β位烷基取代噻吩衍生物受烷基超共轭效应的影响选择性较好。采用模拟汽油考察了烯烃和芳烃对噻吩类硫化物吸附的影响规律,发现“π络合”吸附剂受芳烃影响显著,而“S-M”吸附剂则有效降低了芳烃的影响。液相离子交换法制得的L-CeY分子筛表面产生的强B酸中心对烯烃的强吸附导致烯烃组分严重影响噻吩硫化物的吸附脱除性能。固相离子交换法制得的S-CeY吸附剂表面无B酸中心,有效避免了烯烃的影响,然而,由于其对芳烃的亲和力增加,导致芳烃的竞争吸附影响增大。采用原位红外光谱技术深入探究了芳烃和烯烃影响噻吩硫化物吸附的实质,证实芳烃的影响机制主要是“π络合”竞争吸附,而烯烃在分子筛B酸中心上发生的强吸附和催化反应是影响吸附剂噻吩硫化物吸附能力的关键因素。采用原位红外光谱技术、程序升温脱附-质谱联用和吸附剂表面硫物种的GC-SCD分析,初步证实在温和条件下噻吩硫化物即可在分子筛吸附剂表面B酸中心的作用下发生质子化反应,并可进一步发生低聚反应生成噻吩低聚物。并发现噻吩在L-CeY分子筛表面的吸附物种在较低温度条件下(低于200℃)即可发生裂化反应脱除H2S。结合噻吩在室温条件下即可在分子筛B酸中心上活化的现象,本文将此现象与催化裂化原位降硫进行关联。以中石油兰州化工研究中心开发的系列FCC催化剂(LDO-70和LDO-70S)和稀土改性分子筛(HRSY-1和HRSY-3)以及本课题组制备的改性Y型分子筛(Cu(I)Y和L-CeY)为研究对象,运用原位红外光谱技术和程序升温脱附-质谱联用技术,以噻吩为模型化合物考察了噻吩类硫化物的催化转化行为,初步证实噻吩分子可在催化剂表面B酸中心上发生质子化,并进一步发生低聚反应生成易于裂化脱除H2S的噻吩低聚物。另外,对比Cu(I)Y和L-CeY分子筛上噻吩转化行为,探究了稀土离子促进噻吩裂化反应的机理,研究发现,稀土离子对噻吩的“S-M”吸附模式与B酸中心的协同作用可促进噻吩分子间氢转移反应及低聚反应的发生,进而有助于硫化物裂化反应的进行。采用智能重量分析仪和频率响应技术,以苯、对二甲苯、异丙苯、正辛烷和噻吩等作为探针分子,初步探究了Y分子筛组分和FCC催化剂颗粒中的吸附扩散行为。吸附速率法研究发现,客体分子在大颗粒催化剂上的扩散时间常数均大于分子筛。另外,频率响应法研究同样证实催化剂颗粒中传质时间常数较大,且同时检测到分子筛组分的吸附影响基质大孔扩散过程的现象,综合以上结果,可得催化剂颗粒内基质孔道内的扩散过程及基质与分子筛晶粒界面间的分子交换过程是整个FCC催化剂颗粒内传质过程中的速控过程,而不是传统理念中的分子筛晶粒内微孔孔道中的扩散过程。