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《南京工业大学》 2004年
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汽油脱硫吸附剂制备及分子模拟探索

曾勇平  
【摘要】:采用正交试验的方法,研究锌离子在 13X 和活性氧化铝上负载条件及锌离 子负载机理,并采用室温浸渍法,将锌离子和铜离子负载于 13X 分子筛、活性 氧化铝、5A 分子筛上,制备了一系列改性型的脱硫吸附剂,考察了这些脱硫吸 附剂在汽油模拟体系中的脱硫性能。采用微波浸渍的方法将铜离子负载于活性氧 化铝和 5A 分子筛制得脱硫吸附剂,考察在真实汽油体系中的脱硫性能。构建了 MFI 和 MOR 两种拓扑结构沸石的数学模型,以乙硫醇分子作为被吸附的目标物, 采用偏倚蒙特卡罗方法模拟乙硫醇在MFI和MOR沸石上的吸附行为及分子分布 密度,并利用分子动力学模拟乙硫醇在这两种拓扑结构的扩散行为,为实现面向 硫化物进行吸附剂的微观结构设计作初步探索。 研究表明,在本文所做的正交试验范围内,对于 13X 和氧化铝,锌离子浓 度对锌在载体上的负载量影响最大,温度次之,溶液的 pH 值在 2-3 的范围内影 响较小。在一定的浓度范围内,随着锌离子浓度的增加,13X 和氧化铝的负载量 也增加,锌离子浓度为 16000mg/L 时,锌离子与氧化铝的负载量达到最大,浓 度与负载量的关系可以用 Freundlich 模型拟合。而对于 13X,浓度为 24000mg/L 时,负载量达到最大,浓度与负载量的关系符合 Langmuir 模型。锌离子与 13X 的负载在 30 小时达到平衡,而与氧化铝的负载在 10 小时达到平衡。锌离子与固 体吸附剂之间的负载平衡,可以作拟一级反应处理。 对三种载金属离子吸附剂脱硫性能研究表明,负载锌离子的 13X、氧化铝、 5A 分子筛,温度升高,吸附剂的吸附容量升高,硫醇去除率也大,温度升高, 增大了活化能克服了势能障碍。模拟体系硫醇浓度增高,吸附容量增大,但是去 除率下降。未经过焙烧载锌吸附剂的吸附量的明显小于经过焙烧过的,但是进一 步提高焙烧温度,对吸附容量没有太大影响。锌离子的引入,对吸附容量有较大 的提高。提高温度对载铜吸附剂的硫醇去除率有利,对于 13X 和氧化铝,2 个小 时后,去除率达到 98%左右,5A 分子筛要 6 个小时以上才能达到 95%。不经过 焙烧的载铜吸附剂,硫醇吸附量小于经过焙烧的。铜离子的引入,增大了吸附剂 对硫化物的吸附量。硫醇浓度高,对硫醇去除率不利。 再生采用直接加热再生效果好,但是会产生 SO2等有害气体,而采取极性溶 剂乙醇清洗周期较长,再生效果差。 利用分子模拟手段,对于 MFI 型沸石,得到的吸附等温线和采用红外光谱 所得的实验值基本一致,从模拟的结果来看,所选取的参数是恰当的。在相同的 温度下,乙硫醇在 MFI 上的吸附量要比在 MOR 沸石上的吸附量大得多, 对于 MFI 沸石,直型孔道比之型孔道表现出更优良的吸附性能。乙硫醇在 MOR 体系 中的扩散系数要比在 MFI 体系中的扩散系数大很多,表明乙硫醇分子在 MOR 体 系孔道中有更快的传质速率。 I WP=4 南京工业大学硕士论文 摘要
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TE624.8

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