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加氢脱硫催化剂的性能研究及其助剂钛酸锌的制备

施瑢  
【摘要】:随着人类环保意识的增强,各国对油品中硫含量的要求越来越苛刻,这就需要脱除更多难熔的硫化物,只有对加氢脱硫过程的操作条件进行更深度的要求才可以达到低硫的效果,但是这样势必会引起成本的增加。因此从催化剂入手并优化操作条件,实现低温低压加氢深度脱硫过程成为现在研究的热点。另外Zn_2TiO_4作为催化剂的助剂,可以有效的提高其脱硫活性,但是如何简单、高效的制备纯的纳米Zn_2TiO_4粉体却成为难点。 本论文选用γ-Al_2O_3作为载体,采用分步浸渍法制备了不同ZnO、NiO和MoO_3含量的催化剂。在高压加氢装置中使用噻吩-正己烷模拟实际油品,在不同的操作条件下,对催化剂进行脱硫性能的检验并表征。实验证明,当ZnO、NiO和MoO3的负载量分别为15 %、1.5 %和3.5 %时,催化剂的稳定性及脱硫活性最佳。在320℃、1.5 MPa、物料流速1.0 ml/min的条件下,该催化剂可以将初始硫浓度150 ppmv的物料中的硫含量脱除至0.16 ppmv,可用作催化重整前对原料进行脱硫预处理的催化剂。降低物料流速至0.4 ml/min时,该催化剂可以将初始硫浓度2400 ppmv的物料中的硫含量脱除至8.7 ppmv,已达到欧Ⅴ标准,在同样的操作条件下,工业催化剂A仅能将物料中的硫含量脱除至61.3 ppmv。 在Zn_2TiO_4粉体制备方面,本论文选用Zn(NO_3)_2和Ti(SO_4)_2的混合溶液作为原料,NH3·H2O或者NH4HCO3作为沉淀剂,采用沉淀法,利用膜分散微反应器制备纳米Zn_2TiO_4颗粒,研究反应过程中沉淀生成规律。实验结果表明,Ti~(4+)在pH=2.33时开始沉淀为H_4TiO_4,pH升高至4.08~5.03时,开始有Zn~(2+)的沉淀生成,并且与H_4TiO_4反应生成钛酸锌;pH值较高时,钛酸锌更趋向于生成ZnTiO_3,且该过程不可逆;而将沉淀剂作为分散相并且采用预混合的制备工艺,可以有效的避免ZnTiO_3的生成,经过稀硫酸洗涤后可以制备出纯的Zn_2TiO_4,并且可操控范围变宽,在两相总流速为20 ml/min时,可以制备出粒径为25.21 nm,比表面积为54.83 m~2/g的Zn_2TiO_4颗粒。


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