金屬離子改性吸附劑的制備及其對焦化苯中唾吩的脫除研究.pdf

1、苯是重要的化工原料，主要來源于石油和焦化行業(yè)。近年來，化工企業(yè)迅速發(fā)展，苯乙烯、苯酚等下游產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致我國對純苯的需求量持續(xù)增長。我國的石油資源相對短缺，煤炭資源相對豐富，焦化行業(yè)迅速發(fā)展，伴隨著大量焦化苯的生產(chǎn)。焦化苯中存在一定量的噻吩類硫化物，這不僅會腐蝕金屬設(shè)備，在后續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)導(dǎo)致催化劑中毒，而且可能會帶來環(huán)境污染，嚴(yán)重限制了焦化苯進(jìn)一步加工利用。為此，國家標(biāo)準(zhǔn)對焦化苯中硫化物的含量要求越來越高。吸附法脫除噻吩類

2、硫化物是近年發(fā)展起來的一種脫硫方法，該方法具有反應(yīng)條件溫和，投資費(fèi)用少，脫硫效果好，并且可回收噻吩，吸附劑可再生，環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。從節(jié)能環(huán)保和資源充分利用的角度看，吸附法是一種非常有應(yīng)用前景的脫硫方法。但存在吸附劑的選擇性差、硫容較小等缺點(diǎn)，高性能吸附劑的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。
　　 本研究對苯中噻吩脫除用吸附劑的制備及其金屬離子改性的條件進(jìn)行了優(yōu)化，并對其脫硫性能進(jìn)行了考察，得出的主要結(jié)果如下。1)γ-Al2O3負(fù)載金屬

3、離子改性吸附劑γ-Al2O3是一種多孔性物質(zhì)，每克的內(nèi)表面積高達(dá)數(shù)百平方米，具有良好的吸附性和熱穩(wěn)定性，廉價(jià)易得，且結(jié)構(gòu)比較簡單，有助于在實(shí)驗(yàn)中對吸附機(jī)理的研究。實(shí)驗(yàn)首先選用γ-Al2O3作為載體，采用等體積浸漬法，負(fù)載金屬元素制取了系列改性吸附劑，并對其脫除噻吩的性能進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)硝酸銀溶液負(fù)載改性制得的吸附劑的吸附性能最好。等體積浸漬法雖然可以準(zhǔn)確控制活性組分的負(fù)載量，但存在活性組分分散不均的問題。而超聲波具有空化作用，可以提高相

4、間質(zhì)量傳遞速率，改變吸附相平衡關(guān)系，進(jìn)而提高活性組分的分散性。鑒于此，實(shí)驗(yàn)采用超聲輔助對常規(guī)等體積浸潰法進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲輔助不僅縮短了吸附劑的制各時(shí)間，而且能豐富吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)，細(xì)化活性組分Ag顆粒，使其分布均勻，有利于吸附劑對噻吩的脫除。吸附劑中Ag含量的改變可以引起吸附劑孔結(jié)構(gòu)分布和比表面積的變化，進(jìn)而對吸附劑的脫硫效果產(chǎn)生影響，超聲輔助等體積浸漬法制備的Ag含量為15％的吸附劑，吸附噻吩效果最佳。其在室溫、常壓

5、、劑液比為1：4(g/mL)時(shí)，可將噻吩濃度從500mg／L降為1．7mg／L，脫硫效率高于99％。在噻吩-苯、噻吩-環(huán)己烷、四氫噻吩-苯、四氫噻吩-環(huán)己烷四種溶液中的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明Ag改性的γ-Al2O3型吸附劑脫除噻吩主要存在Ag與噻吩環(huán)的π絡(luò)合和與硫原子成鍵兩種作用機(jī)理。2)Y型分子篩金屬離子交換改性吸附劑Y型分子篩是一種具有網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，具有均一的孔道和晶穴，且具有比表面積大、熱穩(wěn)定性好、選擇性吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可

6、用于分離不同種類的分子。對NaY分子篩進(jìn)行金屬離子交換改性，可以明顯提高其對苯中噻吩的吸附脫硫性能。其中，鈰離子改性制得的CeY分子篩的脫硫效果最好，最佳的改性制各條件為：在0．1mol／L的硝酸鈰溶液中，加熱回流離子交換4 h，然后在馬弗爐中700℃下焙燒2 h，重復(fù)進(jìn)行兩次離子交換。制得的最佳吸附劑在室溫、常壓、劑液比為1：4(g/mL)時(shí)，可將噻吩濃度為500 mg/L的噻吩一苯溶液中的噻吩完全脫除；劑液比為1：14時(shí)，其脫硫效率

7、為51．7％，吸附量趨于飽和，平衡硫容為5．74mg／g。以靜態(tài)脫硫?qū)嶒?yàn)中篩選出的最佳改性CeY分子篩作為吸附劑，進(jìn)行固定床吸附性能研究，得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。吸附劑的粒徑越小，越有利于吸附，但是粒徑太小會增大床層間的傳質(zhì)阻力，增大能耗。溶液流速在0.2mL/min時(shí)較好，流速太大或太小都會使穿透時(shí)間變短。吸附反應(yīng)在室溫下進(jìn)行即可，高溫可能會減弱吸附劑與噻吩之間的作用力，從而使吸附性能降低。吸附法更適用于低濃度噻吩的脫除，當(dāng)噻吩濃度為200