分子筛表面酸性调变及其对噻吩类含硫化合物吸附的影响

发布时间：2017-10-05 11:00

  本文关键词：分子筛表面酸性调变及其对噻吩类含硫化合物吸附的影响

  更多相关文章： NaY SBA-15 MCM-41 吸附性能 噻吩 四氢噻吩

【摘要】：近年来,雾霾等环境问题越来越突出,引起了公众的高度重视,为了进一步保障能源的清洁利用,实现经济与环境的可持续发展,油品质量的升级显得愈发重要。加氢脱硫(HDS)是世界范围内的炼油厂普遍采用的较为成熟的脱硫技术,但其难以将稳定的噻吩类含硫化合物深度脱除,与之相比,吸附脱硫技术具有脱硫精度高、操作成本低、工艺简单等优点,受到了研究学者们的广泛关注。制备硫容大、选择性好的吸附剂是吸附脱硫的关键,吸附剂上的孔结构与酸性位对脱硫活性有较大影响。基于此,本文选取了孔结构和表面酸性不同的MCM-41、SBA-15和NaY三种分子筛为研究对象,并对其进行表面酸改性,通过静态吸附实验测定其对环己烷、苯、噻吩和四氢噻吩的吸附性能,结合XRD、ICP、氮吸附、NH3-TPD和Py-FTIR等表征,探讨其结构与酸性位对吸附剂脱硫活性的影响。研究结果如下:(1)MCM-41吸附剂的比表面及孔体积均大于SBA-15吸附剂,使其对这四种物质的吸附量均比SBA-15分子筛的大;NaY分子筛的孔径与环己烷、苯、噻吩和四氢噻吩的分子动力学直径相差不大,且其表面有L酸位和B酸位的存在,使得其对四种吸附质的吸附量远大于纯硅MCM-41和SBA-15分子筛;四种吸附质在NaY吸附剂上的饱和吸附量大小顺序为:噻吩四氢噻吩苯环己烷,主要通过大π键与L酸作用的方式吸附;四种吸附质在MCM-41和SBA-15吸附剂上的饱和吸附量大小顺序为:四氢噻吩噻吩苯环己烷,主要是通过硫原子上的孤对电子与B酸位作用的方式吸附。(2)不同浓度的硝酸铵和草酸铵改性NaY分子筛,得到一系列表面酸性不同的NNHY和NCHY吸附剂,其保持了Y型分子筛基本骨架结构且产生了中强的B酸位,吸附剂上中强B酸位的产生是其吸附脱硫性能大大提升的主要原因,且随中强B酸位的增多,吸附剂对噻吩的吸附量也随之增大;不同浓度的草酸改性NaY分子筛,得到相应的CCHY吸附剂,改性过程中不仅没有产生中强的B酸,还造成吸附剂脱铝,破坏分子筛结构,使其吸附脱硫性能较差;中强B酸主要与S原子发生作用,使得NNHY和NCHY吸附剂对噻吩和四氢噻吩的吸附性能大大提升,但对环己烷和苯的吸附性能没有较大的改善;吸附剂结构的稳定性对吸附起重要的作用,这使得CCHY吸附剂对环己烷、苯、噻吩、四氢噻吩的吸附性能均较差。(3)通过铝化改性将不同量的Al元素引入SBA-15和MCM-41分子筛中,与空白样品S-B1和M-B1相比,铝化改性后生成的Al-S-n和Al-M-n吸附剂吸附量大幅提高。吸附剂对噻吩的吸附量随投料硅铝比n的减小呈现先增大后减小的趋势。两种吸附剂的饱和吸附量最大值均在投料硅铝比n为15时出现,分别为2.46 mmol/L和3.35 mmol/L。中强B酸和L酸的出现是Al-S-n和Al-M-n吸附剂脱硫效果大幅度提升的原因。
【关键词】：NaY SBA-15 MCM-41 吸附性能 噻吩 四氢噻吩
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.33
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 符号说明8-11
• 第一章 文献综述11-29
• 1.1 汽油深度脱硫的研究背景和意义11-13
• 1.2 油品中硫化物的种类及其分布13-14
• 1.2.1 原油中硫的种类和分布13
• 1.2.2 汽油中硫的种类和分布13-14
• 1.3 汽油深度脱硫工艺进展14-19
• 1.3.1 加氢脱硫技术15-16
• 1.3.2 非加氢脱硫技术16-19
• 1.4 汽油用脱硫吸附剂的发展19-23
• 1.4.1 金属氧化物基吸附剂19-21
• 1.4.2 活性炭基吸附剂21
• 1.4.3 分子筛基吸附剂21-23
• 1.5 分子筛及其酸性23-27
• 1.5.1 沸石酸性的来源24-25
• 1.5.2 分子筛酸性的测定方法25-27
• 1.6 选题依据和研究内容27-29
• 1.6.1 选题依据27-28
• 1.6.2 研究内容与实验方案28-29
• 第二章 实验部分29-35
• 2.1 实验试剂29
• 2.2 实验仪器29-30
• 2.3 样品制备30-31
• 2.3.1 SBA-15和MCM-41分子筛的铝化改性30-31
• 2.3.2 NaY分子筛的酸改性31
• 2.4 吸附剂脱硫活性评价31-32
• 2.5 吸附剂表征32-35
• 2.5.1 XRD表征32
• 2.5.2 孔结构表征32
• 2.5.3 ICP-AES表征32
• 2.5.4 NH3-TPD表征32-33
• 2.5.5 吡啶吸附原位红外表征33-35
• 第三章 孔结构和表面酸性对MCM-41、SBA-15和NaY分子筛吸附脱硫性能的影响35-43
• 3.1 吸附剂孔结构对其吸附性能的影响35-37
• 3.2 吸附剂酸性对吸附性能的影响37-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第四章 NaY分子筛的表面酸调变及其对吸附性能的影响43-55
• 4.1 硝酸铵溶液改性对NaY分子筛吸附噻吩性能的影响43-47
• 4.2 草酸铵溶液改性对NaY分子筛吸附噻吩性能的影响47-50
• 4.3 草酸溶液改性对NaY分子筛吸附噻吩性能的影响50-53
• 4.4 吸附剂结构与酸性对噻吩吸附性能的影响53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 SBA-15和MCM-41分子筛的表面酸调变及其对噻吩吸附的影响55-65
• 5.1 铝化改性对SBA-15分子筛吸附噻吩性能的影响55-60
• 5.2 铝化改性对MCM-41分子筛吸附噻吩性能的影响60-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 论文结论和建议65-67
• 6.1 论文结论65-66
• 6.2 今后工作的建议66-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77

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本文编号：976393