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选择性吸附脱硫是一种油品深度脱硫技术,脱硫过程在常温常压及不使用氢气的条件下进行,对油品性能影响不大。目前实现吸附脱硫工业化的关键是提高吸附剂的选择性、硫容和稳定性。本文在实验室相关研究的基础上,分别制备了NaY分子筛及活性炭(AC)为载体的系列吸附剂,并对吸附剂进行表征、评价、再生及吸附脱硫机理研究,为实现轻烃中微量硫化物脱除的工业化提供合适的脱硫吸附剂和相关理论指导。
采用离子交换法制备CuO-NaY、ZnO-NaY、CuO/ZnO-NaY吸附剂,利用N2吸附-脱附、SEM、XRD、XRF对吸附剂的表征结果表明,制备的吸附剂与NaY分子筛比较,比表面积、总孔容、微孔孔容、孔径变化不大,其10000倍的SEM图表明吸附剂颗粒大小分布均匀,CuO和ZnO以单分子层负载在NaY上,CuO/ZnO-NaY吸附剂上CuO和ZnO的质量比约为1:1。吸附剂的评价在轻烃原料管线上引出侧线通过微型固定吸附床进行,结果表明CuO-NaY吸附剂饱和硫容高,ZnO-NaY吸附剂脱硫速率高,CuO/ZnO-NaY吸附剂结合了两者的优点,吸附剂脱硫效果最好,单位质量吸附剂上通过的液态轻烃量为0.46L·g-1时,脱硫率为74.9%,单位质量吸附剂上通过的液态轻烃量为4.16L·g-1时,脱硫率可维持在53.8%。
采用等体积浸渍法制备CuO-AC、ZnO-AC和CuO/ZnO-AC吸附剂。表征结果表明,表面改性AC的比表面积、总孔容、微孔孔容均减小,CuO-AC孔内的部分杂质被溶解,ZnO-AC孔径增大,CuO/ZnO-AC大多数孔被堵塞,CuO和ZnO在AC上不能形成单分子层负载。对吸附剂的评价结果表明,硝酸盐改性AC基吸附剂的脱硫效果没有NaY基吸附剂的好。
采用(NH4)2S2O8溶液对AC进行氧化处理后,AC的比表面积、总孔容、微孔孔容明显增大,AC孔道内的杂质及灰分被溶解,但经(NH4)2S2O8处理后的AC吸附剂脱硫率并未因表面酸性含氧官能团的增加而提高。
采用热氮气吹扫的方法对吸附饱和后的脱硫剂进行再生,对再生处理吸附剂的脱硫性能评价结果表明,CuO/ZnO-NaY吸附剂脱硫效果相对较好。对吸附脱硫机理的初步分析说明,NaY基吸附剂主要以形成S-M键的方式实现对轻烃中微量硫化物的脱除。