不同硫化物在改性Y分子筛上的选择性吸附脱硫性能及机理

用离子交换的方法制备了Cu(Ⅰ)Y、Ce(Ⅲ)Y、Ni(Ⅱ)Y分子筛,并采用XRD、TEM、XPS、ICP、FT-IR等手段对其进行了表征.采用傅里叶变换红外(FT-IR)、分子模拟、固定床吸附和智能重量分析仪(IGA)相结合的方法研究了噻吩类硫化物在其上的选择性吸附性能及机理.结果表明,噻吩类硫化物在改性Y分子筛上的选择性吸附性能取决于其与分子筛吸附剂的作用模式和吸附构型,而与其吸附的空间位阻关联不大.同时分子筛吸附剂表面酸性,尤其是质子酸中心对噻吩类硫化物的选择性吸附脱硫性能有很重要的作用.     

基于分子模拟技术的Cu(Ⅰ)Y分子筛对硫化物及烯烃选择性吸附行为的分析

依据密度泛甬理论(DFT)研究了硫化物及烯烃在Cu(Ⅰ)Y分子筛上的化学吸附.利用广义梯度近似方法,采用6T分子筛团簇模型,对硫化物和烯烃在Cu(Ⅰ)Y分子筛上的吸附行为进行了模拟计算.计算结果表明,在Cu(Ⅰ)Y分子筛上烯烃分子的吸附能大于噻吩分子,与实验结果一致.通过Mulliken布居数分析硫化物和烯烃在Cu(Ⅰ)Y分子筛上的吸附行为发现,吸附剂与烯烃双键的丌_络合作用强度强于与硫化物的作用强度,进而导致烯烃对硫化物的脱除效果有明显的影响.     

基于分子模拟技术的Cu(I)Y分子筛对硫化物及烯烃选择性吸附行为的分析

 依据密度泛函理论(DFT)研究了硫化物及烯烃在Cu(I)Y分子筛上的化学吸附。利用广义梯度近似方法, 采用6T分子筛团簇模型, 对硫化物和烯烃在Cu(I)Y分子筛上的吸附行为进行了模拟计算.计算结果表明,在Cu(I)Y分子筛上烯烃分子的吸附能大于噻吩分子,与实验结果一致。通过Mulliken布居数分析硫化物和烯烃在Cu(I)Y分子筛上的吸附行为,吸附剂与烯烃双键的π-络合作用强度强于与硫化物的作用强度, 进而导致烯烃对硫化物的脱除效果有明显的影响。     

烯烃对Ce(IV)Y分子筛选择性吸附脱硫的影响

以含噻吩的模拟油为原料,考察不同烯烃类型及含量对Ce(IV)Y分子筛选择性吸附脱硫性能的影响。静态脱硫试验结果表明,当模拟油中存在微量的烯烃（0.03%）时,对Ce(IV)Y的脱硫效果影响较小,随着烯烃含量的增加,Ce(IV)Y分子筛的深度脱硫能力显著降低。在相同烯烃含量时,不同烯烃类型对Ce(IV)Y分子筛的脱硫效果影响程度由大到小的顺序为： 1,5-己二烯 > 环己烯 > 1-己烯≈1-辛烯。吸附前后Ce(IV)Y分子筛样品的FT-IR分析结果表明,噻吩通过两种吸附模式作用在Ce(IV)Y分子筛上,Ce(IV)Y分子筛能够选择性吸附含微量烯烃（0.03%）的模拟油中的噻吩;而对烯烃含量高（3％）的模拟油脱硫时,分子筛直接和烯烃的双键发生强相互作用,占据吸附剂的活性位,导致Ce(IV)Y分子筛脱硫性能显著降低。     

噻吩类硫化物在Ag(I)X分子筛上的选择性吸附

以13X分子筛为载体,采用液相离子交换法制备了Ag(I)X吸附剂。以噻吩、3-甲基噻吩、2,5-二甲基噻吩为模拟汽油中的含硫化合物,采用固定床吸附装置考察Ag(I)X对模拟汽油中不同噻吩类硫化物的吸附容量及吸附选择性,以及甲苯和环己烯对吸附剂脱硫性能的影响,并对吸附机理进行了分析。结果表明,Ag(I)X吸附剂对模拟汽油中的噻吩类硫化物具有较高的吸附容量和吸附选择性,噻吩、3-甲基噻吩、2,5-二甲基噻吩的穿透硫容分别为0.776、0.859和0.926mg/g,吸附选择性由大到小的顺序为2,5-二甲基噻吩、3-甲基噻吩、噻吩。模拟汽油中甲苯和环己烯的存在,使Ag(I)X吸附剂的总穿透硫容分别降低了61%和34%,表明甲苯比环己烯有更强的竞争吸附作用。π配位机理能用来解释Ag(I)X对不同噻吩类硫化物的吸附性能差异,以及芳烃和烯烃的存在对其吸附噻吩类硫化物性能的影响。     

改性Y型分子筛吸附脱除喹啉和吲哚过程的模拟计算

运用密度泛函理论（DFT）研究4种阳离子改性Y型分子筛(CeY,NiY,CuY,AgY)的吸附脱氮性能。采用GGA近似下BLYP交换的相关泛函和DNP基组，基于Fukui函数描述和布居分析法计算各个改性Y型分子筛的Lewis酸强度，结果显示Mulikun和Hirshfeld两种布居分析方法得到的4种改性Y型分子筛酸性强度由大到小的顺序均为：CeY>NiY>CuY>AgY；通过计算η1N和η5构型的吸附能，发现喹啉和吲哚在4种改性Y型分子筛的η5构型的吸附能要比η1N构型大，表明喹啉和吲哚的吸附构型以η5为主；计算了不同温度下CeY分子筛对喹啉和吲哚的吸附等温线，结果表明，吸附温度对吸附喹啉和吲哚影响不大，温度为298 K时CeY对吲哚的平衡吸附量大于喹啉。     

改性Y型分子筛对FCC汽油脱硫效果的研究

采用二次离子交换法将NaY分子筛与硝酸铈溶液加热到100℃持续进行搅拌交换4 h,制成CeY分子筛,然后在不同条件下用NaY,Ce(Ⅲ)Y,Ce（Ⅳ）Y 分子筛对催化裂化汽油进行吸附脱硫实验,利用微库仑综合分析仪对处理过的FCC汽油样品进行硫含量测定。静态吸附脱硫实验结果表明,在吸附时间为4 h、室温（20℃）、剂油比为1﹕2、转速为40r/min的条件下,分子筛的吸附脱硫效果最佳,其中Ce（Ⅳ）Y分子筛的吸附脱硫效果最好。动态吸附脱硫实验结果表明,当体积空速为5.0 h-1时, Ce(Ⅳ)Y分子筛吸附容量较大,为0.46 mg(S)/g吸附剂。     

选择性吸附脱硫分子筛催化剂的制备及性能

采用酸性法与液相离子交换相结合的方法制得Ni（Ⅱ）HY和Ce（Ⅳ）Y分子筛,利用静态吸附脱硫法考察了吸附温度和时间对Ni（Ⅱ）HY分子筛吸附催化裂化（FCC）汽油脱硫效果的影响。结果表明,在吸附温度为80℃、吸附时间为8h的最优条件下,Ni（Ⅱ）HY分子筛的脱硫率达到92．6％。在动态条件下,采用具有2个串联反应器,并分别装填Ni（Ⅱ）HY,Ce（IV）Y分子筛的固定床处理后FCC汽油的硫含量低于10ug／g。     

噻吩及其与烯烃在Cu(I)Y分子筛中吸附的蒙特卡洛模拟

利用巨正则蒙特卡洛模拟方法研究了噻吩及其与烯烃混合后在Cu(I)Y分子筛中的吸附行为,选用噻吩质量分数为300 μg/g的正壬烷为模拟油进行吸附模拟,得到噻吩在Cu(I)Y分子筛中的吸附等温线、吸附分布照片和局部吸附构型,并分别模拟4种烯烃存在时对Cu(I)Y分子筛脱硫效果的影响。结果表明：噻吩在Cu(I)Y分子筛中的吸附为Langmuir型吸附,且高温不利于噻吩的吸附,同时由吸附照片观察到噻吩分子之间依靠分子间作用力相互聚集形成大的分子簇,进而填满Cu(I)Y分子筛超笼孔道;,Cu(I)Y分子筛对噻吩具有较好的吸附选择性,而烯烃对噻吩饱和吸附量影响由大到小的顺序为环己烯>1,5-己二烯>1-己烯>1-辛烯,同时从微观吸附构型可以看出环己烯与噻吩存在竞争吸附。     

噻吩、苯在Ce(Ⅳ)Y分子筛上的吸附行为

采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、频率响应（FR）、程序升温脱附(TPD)技术研究了噻吩、苯在Ce(Ⅳ)Y分子筛上的吸附扩散性能。结果表明,噻吩与苯和Ce(IV)Y分子筛的作用机理不同：噻吩在Ce(Ⅳ)Y分子筛上不易脱附,作用力较强,通过S-Ce和π作用两种方式被吸附,以金属S-Ce键作用为主;而苯在Ce(Ⅳ)Y分子筛上容易脱附,作用力较弱,通过π作用被吸附。噻吩在Ce(Ⅳ)Y分子筛上存在两种吸附模式,而苯在Ce(Ⅳ)Y分子筛上频率响应谱图则只检测到扩散过程。苯存在时Ce(Ⅳ)Y对噻吩的选择吸附性能随着模拟油中苯含量的增加而显著降低,但Ce(Ⅳ)Y分子筛还具有深度脱硫的能力。     

催化裂化汽油中硫化物的吸附脱除研究

采用气相色谱-硫化学发光检测器（GC-SCD）分析研究催化裂化汽油中硫化物在S Zorb吸附剂上的吸附脱除情况。结果表明,催化裂化汽油中硫化物在S Zorb吸附剂上的脱除从难到易的顺序为：C3-和C4-噻吩相似文献   

汽油选择性吸附脱硫过程中硫化物吸附脱除规律研究

采用微库仑技术和色谱-硫化学发光检测（SCD）偶联技术系统考察了以微孔和介孔分子筛为载体的多种吸附剂对FCC汽油和HDS汽油的选择性吸附脱硫性能,探讨了汽油选择性吸附脱硫过程中硫化物的脱除规律。结果表明：CeY对FCC汽油及HDS汽油均表现出较好的脱硫效果;NaY、NiY等微孔分子筛吸附剂及SBA-15,MCM-41,AlSBA-15,CuO-SBA-15等介孔分子筛吸附剂对FCC汽油及HDS汽油中的噻吩尤其是对小分子烷基取代噻吩类硫化物的吸附选择性较差;对同一种吸附剂,汽油中硫化物的组成对其选择性吸附脱硫效果有较大的影响。     

低硫汽油中含硫化合物的形态分析

建立了低硫汽油中含硫化合物类型分布的气相色谱-硫化学发光检测器(GC-SCD)的分析方法。优化了色谱条件,提高了方法对硫化物的分析灵敏度,对汽油中硫的检出限达到0.05 mg/L。考察了重复性,对于硫含量分别为1,5,10 mg/L的汽油样品重复测定5次,重现性良好,相对标准偏差小于1%。在此基础上,分析了选择性加氢脱硫(RSDS)工艺和吸附脱硫(S Zorb)工艺产品汽油中含硫化合物的类型分布,并探讨了不同硫含量中汽油硫类型的分布规律。该方法可应用于不同来源的低硫汽油中各种硫化物类型分布的研究。     

FCC汽油硫化物的生成动力学

 在小型固定流化床反应器中,在反应温度400～500℃、剂/油质量比6、质量空速10h-1条件下,消除内、外扩散影响,考察了FCC汽油烯烃与H2S 在MLC-500催化剂上反应生成硫醇、噻吩等汽油中硫化物的动力学。通过无H2S参与的FCC汽油裂化反应研究消除温度对烯烃催化转化影响,在其基础上建立了关于汽油烯烃与H2S反应生成汽油硫化物的幂函数型本征动力学模型,其中噻吩硫及总硫生成的活化能分别为28810 J/mol、25376J/mol,二者对应烯烃的反应级数分别为0.38、0.36,对应H2S的反应级数分别为0.22、0.27。残差检验和统计检验结果表明,所得动力学模型是合理、可靠的,能够真实反映硫化物生成反应的特性。     

HY分子筛催化FCC汽油噻吩类硫化物烷基化反应的研究

采用HY分子筛催化FCC汽油中噻吩类硫化物烷基化硫转移反应,考察了反应温度、反应时间对HY分子筛烷基化催化性能的影响以及反应前后油品硫形态和烃组成的变化。结果表明：采用HY分子筛为催化剂,在反应温度130 ℃、反应时间60 min时,馏程小于120 ℃的轻馏分中有90.98%的硫化物转移到大于120 ℃的重馏分中。将FCC汽油的烷基化硫转移技术与加氢技术的组合工艺与选择性加氢脱硫技术进行比较,该组合工艺能在保证轻馏分收率的前提下,将切割点后移,可减轻重馏分汽油加氢精制的负荷,降低轻馏分中的硫含量和减少油品的辛烷值损失。     

新型炭复合材料吸附剂脱除汽油中硫化物的研究

制备了负载不同过渡金属离子（Ag^＋、Cu^2＋）的吸附剂Ag／Al2O3、Cu／Al2O3和Ag／SiO2，在固定床吸附脱硫装置上，考察了吸附剂对汽油模型化合物MGF-1（正庚烷中含噻吩硫760mg／L）的脱硫效果。结果表明，Ag／Al2O3具有较好的脱硫效果。将Al2O3在630℃下分别覆炭4，6，8h制得覆炭吸附剂，测定了覆炭吸附剂负载Ag^＋后对汽油模型化合物MGF-1和MGF-2的脱硫效果。结果表明，吸附剂覆炭后可明显提高吸附剂对硫化物的吸附选择性，当覆炭时间为6h时，吸附剂对硫化物的吸附选择性最好。     

BaX型分子筛上对二甲苯吸附选择性影响因素研究

为获得较高的对二甲苯选择性,采用脉冲实验对BaX分子筛进行评价,系统研究了分子筛骨架硅铝比、钠离子交换度和含水率对分离系数的影响规律。结果表明：分子筛骨架硅铝比从2.01增加至2.53时,对二甲苯相对于间二甲苯（βP/M）、邻二甲苯（βP/O）的分离系数均先增大后减小,骨架硅铝比为2.2~2.4时二者达到最高点;对二甲苯相对于乙苯（βP/E）的分离系数呈线性减小趋势;钠离子交换度越高,分离系数βP/E,βP/M,βP/O随之增大,钠离子交换度大于94.3%时三者达到最大值;BaX分子筛的含水率从2.0%增加至8.2%时,分离系数βP/E,βP/M,βP/O均先增大后减小,含水率为4.0%~5.0%时选择性最佳;在二元混合体系下通过静态吸附平衡测定对二甲苯相对于对二乙苯（βPX/PDEB）的分离系数,较高骨架硅铝比BaX分子筛的βPX/PDEB随对二甲苯质量分数的变化较小,且更接近于1.0。     

液化气中硫化物形态分布的研究

采用气相色谱和硫化学发光检测器(GC-SCD)技术，通过对色谱条件进行优化，建立了液化气中硫化物形态分布的测定方法。用定性混合气体标样中20个标准物质的保留时间，并结合文献确定了液化气中14个硫化物物种。采用外标曲线法定量测定了分离的硫化物和总硫质量浓度。该方法的加标回收率在90．0％～120．3％；将脱臭后液化气中硫化物样品中硫的质量浓度重复测定5次，除了乙硫醇和二甲基二硫醚这两种不稳定硫化物的测定结果有较大的波动以外，其余组分中硫质量浓度测定结果的相对标准偏差小于等于7．2％，说明该方法对于液化气中硫化物组分测定的重复性能够满足要求，可用于实际测定液化气中硫化物的形态分布。