燃料油深度脱硫Y型沸石分子筛吸附剂的制备与性能研究.pdf

A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for Master’s Degree PREPARATION AND PROPERTIES OF Y-ZEOLITES AND THEIR DEEP DESULFURIZATION OF DIESEL FUELS University: Shanghai Jiao Tong University School: School of Environmental Science and Engineering Specialty: Environmental Engineering Student ID: 1071609033 Author: Zeng Hui Advisor: Prof. Cai Weimin Oral Defence Date: 2010.1.22 School of Environmental Science and Engineering Shanghai Jiao Tong University January, 2010 燃料油深度脱硫的 Y 型沸石分子筛吸附剂的制备与性能研究 摘 要 随着燃料油的需求和使用大幅度增长，当中含硫化合物所带来的环 境污染问题引起人们的关注。世界各国对燃料油的硫含量都有严格的标 准，因此燃料油深度脱硫己成为世界范围内急需解决的问题之一。沸石 吸附脱硫法可以在常温常压条件下选择性脱除燃料油中的含硫有机化合 物，而且对硫化物当中的难被催化加氢脱除的噻吩及其衍生物有理想的 脱除效果。然而目前研究主要集中在对噻吩和苯并噻吩的脱除，对由于 空间位阻等因素而公认为最难脱除的有机硫化物——二苯并噻吩却没有 专门的研究。因此本文以二苯并噻吩作为深度脱硫的目标物，使用金属 离子改性 Y 型沸石的技术，研制具有选择性吸附能力的脱硫剂，并通过 调节工艺参数，优化制备和吸附条件，进一步提高脱硫能力。 本文首先通过实验选择效果较佳的单金属改性的 NiY 沸石作为研究 对象，系统考察其性质及吸附性能，结果表明：NiY 沸石的 BET 比表面 积为 585 m2/g ，平均孔径为 0.89 nm，大于DBT 的动态分子直径 0.8nm， 有利于 DBT 分子进入沸石孔道而实现吸附；NiY 沸石脱硫效果较好的原 因是Ni2+与 DBT 发生π络合实现化学吸附；NiY 沸石适宜的制备条件是 使用溶液摩尔浓度为 0.1 mol/L 的 Ni(NO3)2 溶液作为离子交换液，离子 交换温度为 95 ℃，活化温度为450 ℃； NiY 沸石吸附过程中，降低吸 附温度，增大剂油比，有利于提高脱硫率；燃料油中的芳烃具有苯环结 构，与 DBT 形成竞争吸附，影响 NiY 沸石吸附效果；25℃下，NiY 沸石 的吸附等温线使用Freundlich 方程和 Langmuir-Freundlich （L-F ）方程拟 合效果较好。 由于芳烃类物质对NiY 沸石吸附脱硫影响较大，本文再利用 Ce4+离 子对 NiY 沸石进行改性，制备双金属改性的 NiCeY 沸石，并系统考察其 制备及吸附性能，结果表明：NiCeY 沸石的 BET 比表面积为568 m2/g ， 平均孔径为 0.88 nm，有利于DBT 分子进入沸石孔道而实现吸附； NiCeY 沸石中 Ce4+离子与二苯并噻吩形成 S