三维多孔氮化碳负载钒基催化剂的构筑及其催化氧化柴油深度脱硫的研究
发布时间：2021-07-08 16:42
出于对环保和可持续发展考虑,近年来包括中国在内的世界各国相继出台了严苛的柴油标准,对柴油中硫化物的含量作出了明确的限制。因此,氧化脱硫技术作为一类反应条件温和、对加氢脱硫中难脱除的二苯并噻吩类硫化物脱硫效率高的新型脱硫技术引起了研究者们广泛的关注。本文工作以“三维多孔氮化碳负载钒基催化剂”为中心,设计建立一种以空气中的分子氧作为氧化剂、实现对模型油中不同二苯并噻吩类含硫化合物深度脱除的氧化脱硫体系,并对其反应路径和反应机理进行了研究推测。本工作研究主要内容如下:（1）利用溶剂热法制备了不同负载量的三维多孔氮化碳负载钒基离子液体（V-IL/3D g-C3N4）负载型催化剂。运用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2吸脱附实验等表征手段对所得负载型催化剂的形貌结构进行了考察。亲油性的钒基离子液体与三维多孔氮化碳相结合,解决了多相氧化反应体系中的传质问题以及活性中心钒基离子液体分离再生的问题。通过活性实验的考察可以发现:以空气中O2
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见二苯并噻吩类硫化物的结构
三维多孔氮化碳负载钒基催化剂的构筑及其催化氧化柴油深度脱硫的研究4图1.2加氢脱硫流程示意图[20]Fig.1.2AschematicdiagramofHDSprocess1.3柴油非加氢脱硫技术非加氢脱硫技术是指反应过程中不需要氢气的参与，对反应过程的温度、压力等反应条件要求较低的柴油脱硫技术。这些脱硫技术可以实现在温和条件下对较难脱除的二苯并噻吩类含硫化合物的深度脱除。本节将对一些非加氢脱硫技术进行简单的介绍。1.3.1萃取脱硫技术萃取脱硫技术（EDS）是一种新兴的脱硫技术，其主要利用相似相溶的原理，通过液-液萃取的方式利用萃取剂将柴油中溶解度较大的硫化物溶解，再通过蒸馏、重力分离等方式分离萃取剂从而实现脱硫的效果[21-23]。相较于加氢脱硫技术，EDS可以实现在常温常压的工艺条件下进行脱硫，对生产设备和生产能耗要求较低，因而表现出巨大的工业应用前景[24,25]。萃取脱硫技术的关键核心是寻找高效绿色的萃取溶剂。传统的萃取剂通常为乙腈、N、N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜和吡咯烷酮等有机溶剂[26-28]。这些传统的有机溶剂挥发性强，在大规模生产的过程中极易造成挥发产生毒性。为了避免这一问题的出现，离子液体萃取体系和低共熔溶剂萃取体系应运而生。1.3.1.1离子液体萃取脱硫离子液体是一种由阳离子和阴离子组成的熔融盐，其蒸汽压可忽略不计，易
三维多孔氮化碳负载钒基催化剂的构筑及其催化氧化柴油深度脱硫的研究6图1.3生物脱硫路径示意图[45]Fig.1.3ThediagramofbiologicaldesulfurizationpathwaySun等[46]利用介孔磁性载体对脱硫菌株进行负载，实验结果发现负载固化后的脱硫菌株表现出更加优越的脱硫性能；Elmi等[47]培养出的FM菌株可以实现7天内在30℃条件下对含硫底物DBT的99%脱除率；Luo等[48]成功培养出可以同时利用有机硫化物和无机硫化物生长的小球诺卡氏菌株。迄今为止生物脱硫技术已经证明其脱硫性能的独特性，但生物脱硫也存在一些亟需解决的问题：（1）如何有效地优化选择能够进行脱硫的微生物菌株[49]；（2）在选择生物催化剂的时候一方面要考虑其生物脱硫的活性，另一方面也要考虑如何提高其寿命周期，降低处理成本[50]。1.3.3吸附脱硫技术吸附脱硫技术（ADS）主要分为物理吸附和化学吸附两类，其利用吸附材料与油品中含硫化合物分子的相互作用，实现吸附剂对硫化物的吸附进而分离硫化物。其具有操作简便、反应条件温和、不影响油品质量等特点，在油品中硫含量极低的情况下表现出明显优越性[51]。吸附脱硫技术的关键是吸附剂的选择，吸附剂吸附容量的大小直接关系到吸附脱硫的效果。目前已报道的吸附剂主要有分子筛、多孔碳、金属有机框架材料等。1.3.3.1分子筛吸附分子筛是一类结晶硅铝酸盐，其内部因铝原子和硅原子共用一个氧原子从而构成了三维孔道结构。分子筛具有较高比表面积、孔道结构比较整齐、热稳定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃油选择性吸附脱硫的多孔材料研究进展[J]. 肖永厚,朱科润,董晓莹,贺高红. 化工进展. 2020(06)
[2]催化裂化汽油加氢脱硫技术进展[J]. 周钦. 石化技术. 2019(12)
[3]柴油氧化脱硫技术研究[J]. 张霞,王海波,勾连科,彭绍忠. 炼油技术与工程. 2019(10)
[4]原位相分离合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料及其储钠性能[J]. 周鹏,盛进之,高崇伟,董君,安琴友,麦立强. 物理化学学报. 2020(05)
[5]汽油萃取脱硫技术研究进展[J]. 张伟伟,侯侠,李卫卫,齐晶晶,徐生杰,王建强,苏晓云. 云南化工. 2019(07)
[6]清洁油品生产中溶剂萃取分离技术的研究进展[J]. 张宇豪,王永涛,陈丰,赵亮,高金森,徐春明,郝天臻,王晓琴. 中国科学:化学. 2018(04)
[7]AgI/h-MoO3异质结的构筑及其模拟燃油光催化氧化脱硫活性[J]. 甄延忠,王杰,付梦溪,张应铮,付峰. 无机化学学报. 2017(10)
[8]满足国V汽油标准的汽油加氢脱硫工艺最新进展[J]. 娄永峰. 山东化工. 2016(18)
[9]高分散加氢脱硫催化剂制备及其对二苯并噻吩的催化性能（英文）[J]. 郝靓,熊光,刘丽萍,龙化云,靳凤英,王祥生. 催化学报. 2016(03)
[10]氨基介孔磁性载体在柴油生物脱硫中的应用[J]. 孙昭玥,张秀霞,郑西来,郭文浩,韩康,夏璐. 化工环保. 2015(06)
本文编号：3271945
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见二苯并噻吩类硫化物的结构
三维多孔氮化碳负载钒基催化剂的构筑及其催化氧化柴油深度脱硫的研究4图1.2加氢脱硫流程示意图[20]Fig.1.2AschematicdiagramofHDSprocess1.3柴油非加氢脱硫技术非加氢脱硫技术是指反应过程中不需要氢气的参与，对反应过程的温度、压力等反应条件要求较低的柴油脱硫技术。这些脱硫技术可以实现在温和条件下对较难脱除的二苯并噻吩类含硫化合物的深度脱除。本节将对一些非加氢脱硫技术进行简单的介绍。1.3.1萃取脱硫技术萃取脱硫技术（EDS）是一种新兴的脱硫技术，其主要利用相似相溶的原理，通过液-液萃取的方式利用萃取剂将柴油中溶解度较大的硫化物溶解，再通过蒸馏、重力分离等方式分离萃取剂从而实现脱硫的效果[21-23]。相较于加氢脱硫技术，EDS可以实现在常温常压的工艺条件下进行脱硫，对生产设备和生产能耗要求较低，因而表现出巨大的工业应用前景[24,25]。萃取脱硫技术的关键核心是寻找高效绿色的萃取溶剂。传统的萃取剂通常为乙腈、N、N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜和吡咯烷酮等有机溶剂[26-28]。这些传统的有机溶剂挥发性强，在大规模生产的过程中极易造成挥发产生毒性。为了避免这一问题的出现，离子液体萃取体系和低共熔溶剂萃取体系应运而生。1.3.1.1离子液体萃取脱硫离子液体是一种由阳离子和阴离子组成的熔融盐，其蒸汽压可忽略不计，易
三维多孔氮化碳负载钒基催化剂的构筑及其催化氧化柴油深度脱硫的研究6图1.3生物脱硫路径示意图[45]Fig.1.3ThediagramofbiologicaldesulfurizationpathwaySun等[46]利用介孔磁性载体对脱硫菌株进行负载，实验结果发现负载固化后的脱硫菌株表现出更加优越的脱硫性能；Elmi等[47]培养出的FM菌株可以实现7天内在30℃条件下对含硫底物DBT的99%脱除率；Luo等[48]成功培养出可以同时利用有机硫化物和无机硫化物生长的小球诺卡氏菌株。迄今为止生物脱硫技术已经证明其脱硫性能的独特性，但生物脱硫也存在一些亟需解决的问题：（1）如何有效地优化选择能够进行脱硫的微生物菌株[49]；（2）在选择生物催化剂的时候一方面要考虑其生物脱硫的活性，另一方面也要考虑如何提高其寿命周期，降低处理成本[50]。1.3.3吸附脱硫技术吸附脱硫技术（ADS）主要分为物理吸附和化学吸附两类，其利用吸附材料与油品中含硫化合物分子的相互作用，实现吸附剂对硫化物的吸附进而分离硫化物。其具有操作简便、反应条件温和、不影响油品质量等特点，在油品中硫含量极低的情况下表现出明显优越性[51]。吸附脱硫技术的关键是吸附剂的选择，吸附剂吸附容量的大小直接关系到吸附脱硫的效果。目前已报道的吸附剂主要有分子筛、多孔碳、金属有机框架材料等。1.3.3.1分子筛吸附分子筛是一类结晶硅铝酸盐，其内部因铝原子和硅原子共用一个氧原子从而构成了三维孔道结构。分子筛具有较高比表面积、孔道结构比较整齐、热稳定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃油选择性吸附脱硫的多孔材料研究进展[J]. 肖永厚,朱科润,董晓莹,贺高红. 化工进展. 2020(06)
[2]催化裂化汽油加氢脱硫技术进展[J]. 周钦. 石化技术. 2019(12)
[3]柴油氧化脱硫技术研究[J]. 张霞,王海波,勾连科,彭绍忠. 炼油技术与工程. 2019(10)
[4]原位相分离合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料及其储钠性能[J]. 周鹏,盛进之,高崇伟,董君,安琴友,麦立强. 物理化学学报. 2020(05)
[5]汽油萃取脱硫技术研究进展[J]. 张伟伟,侯侠,李卫卫,齐晶晶,徐生杰,王建强,苏晓云. 云南化工. 2019(07)
[6]清洁油品生产中溶剂萃取分离技术的研究进展[J]. 张宇豪,王永涛,陈丰,赵亮,高金森,徐春明,郝天臻,王晓琴. 中国科学:化学. 2018(04)
[7]AgI/h-MoO3异质结的构筑及其模拟燃油光催化氧化脱硫活性[J]. 甄延忠,王杰,付梦溪,张应铮,付峰. 无机化学学报. 2017(10)
[8]满足国V汽油标准的汽油加氢脱硫工艺最新进展[J]. 娄永峰. 山东化工. 2016(18)
[9]高分散加氢脱硫催化剂制备及其对二苯并噻吩的催化性能（英文）[J]. 郝靓,熊光,刘丽萍,龙化云,靳凤英,王祥生. 催化学报. 2016(03)
[10]氨基介孔磁性载体在柴油生物脱硫中的应用[J]. 孙昭玥,张秀霞,郑西来,郭文浩,韩康,夏璐. 化工环保. 2015(06)
本文编号：3271945
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