SbSn金属间化合物的制备及其脱硫应用

【摘要】：由于天然资源的限制,原油的硫含量和重金属含量有增加的趋势。与此同时,环境污染的加剧促使世界各国对所有的石油产品提出了越来越严格的硫含量的要求。这两方面的矛盾促使环境友好脱硫技术不断的发展。近年来,研究发现特定的SbSn金属间化合物由于其表面上的特殊微观结构及功能,可以在非常温和的常温常压条件下脱除油品中的硫和重金属,并且可以在一定的范围内调节石油的组成,SbSn金属间化合物的这种奇妙功能预示了一个新的研究方向。 本文对SbSn金属间化合物的制备及其优化进行了一些新的探索,并借助于X射线衍射(YLRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)、俄歇电子能谱(AES)等分析测试手段对所得材料进行了分析表征。以石油馏分中最难脱含硫化合物之一的噻吩为模型化合物,较详细的考察了这种功能材料的制备条件与脱硫性能的关系。主要内容如下: 首先,以纯Sb、Sn为原料采用熔炼法合成制备了SbSn金属间化合物。考查了原料配比和工艺条件等对产物合成及性能的影响。XRD结果表明,Sb/Sn原料质量比49:51,在高温下反应一段时间能够完全制备得到SbSn金属间化合物。XRD和TEM结果表明:快速冷却条件下制备的SbSn金属间化合物随温度升高平均晶粒度明显变小;与缓慢冷却相比,快速冷却制备的SbSn金属间化合物缺陷明显增多,具有脱硫性能的表面活性点也相应增多。缓慢冷却条件下,熔炼温度升高,可增大产物的结晶度和致密度。熔炼时间愈长,产物的结晶度和致密度也愈高,但时间的影响不如温度显著。AES结果说明,SbSn金属间化合物最外层主要由Sb组成。为了找到熔炼法制备SbSn金属间化合物的最佳条件,脱硫过程中采用正交实验和单因素实验相结合的方法,考察了原料配比、反应温度、反应时间、Sb粒径大小和冷却方式对材料脱硫性能的影响。结果表明适宜的制备工艺条件为:Sb/Sn原料质量比49:51、反应温度950℃、反应时间60min、Sb粒径200目和快速冷却。单程脱硫的合适条件为:剂油比=0.6、脱硫时间30h和油包水型乳状液。在该脱硫条件下,SbSn金属间化合物对于模拟油品单程脱硫率为15%,对于汽油为11.8%。实验同时还考察了杂质原子的加入对材料脱硫性能的影响。实验表明,经Zn掺杂改性的金属间化合物脱硫性能有了明显的提高,最佳掺杂量为2%。经Zn掺杂改性后,单程脱硫率由15%提高到18.6%。Zn的掺杂可以有效地提高