柴油脱氮吸附剂的研制

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1、中国石油大学(华东)人学硕士学位论文第二章文献综述2．1吸附脱氮原理及吸附剂制备2．1．1吸附原理根据吸附剂与吸附质之间吸附力的不同，可以将吸附分为物理吸附和化学吸附。对于物理吸附，吸附剂和吸附质之间通过分子间力(“范德华”力)相互吸引，形成吸附现象。其机理与液体的气化和蒸汽的冷凝机理类似。吸附质在吸附剂表面形成单层或多层分子吸附，其吸附热比较低，接近液体的气化热或蒸汽的冷凝热。一般来说，物理吸附的过程是可逆的，几乎不需活化能，吸附和解吸速度都很快。对于化学吸附，被吸附的分子和吸附剂表面的原子发生化学作用，在吸附质和吸附剂之间发生了电子转移、原子重

2、排或化学键的破坏与生成等现象，因而，化学吸附的吸附热接近于化学反应的反应热，比物理吸附大的多，因为在吸附过程中需形成化学键，所以吸附剂对吸附质的选择性比较强。化学吸附容量的大小，随被吸附分子和吸附剂表面原子形成吸附化学键力大小的不同而有差异。化学吸附需要一定的活化能，在相同的条件下，化学吸附(或解吸)速度都比物理吸附慢。吸附剂对吸附质的吸附，实际上包含吸附质分子碰撞到吸附剂表面而被截留在吸附剂表面的过程(吸附)和吸附剂表面截留的吸附质分子脱离吸附质表面的过程(解吸)。随着吸附质在吸附剂表面数量的增加，解吸速度逐渐加快，当吸附速度和解吸速度相当，宏观

3、上看，当吸附量不再继续增加时，就达到了吸附平衡。此时，吸附剂对吸附质的吸附量称为平衡吸附量。平衡吸附量的大小，与吸附剂的物化性能——比表面，孔结构，粒度，化学成分等有关，也与吸附质的物化性能，压力(或浓度)，吸附温度等因素有关。吸附脱氮是利用吸附剂对极性化合物较强的吸附作用，脱除油品中的氮化物及其他含硫、含氧极性化合物。硅胶、氧化铝、活性炭等吸附剂对氧化物尤其是碱氮化合物有较强的吸附能力，而对油品中理想组分的吸附能力却极其微弱，借此可以脱除油品中的氮化物，并可得到较高的收率。柴油经吸附后，其中的氮化物等非理想组分能得到有效的脱除，而柴油中的理想组分

4、吸附微小，柴油的颜色及安定性有较大的改善，柴油收率较高。有关吸附脱氮方面的研究已有大量的文献和专利报道。2．1．2常用吸附剂及其制备哼11．活性炭第-二章文献综述活性炭是一种多孔含碳物质的粉末，生产活性炭的原料是一些含碳物质如木材、泥炭、煤、石油焦炭、骨、椰子壳、坚果壳等，其中无烟煤、烟煤和果壳是主要原料。活性炭具有大的表面积、良好的孔结构、丰富的表面基团、高效的原位脱硫能力，同时有负载其它活性成分性能，可作载体制得高分散的吸附剂，而且价格低廉、资源丰富，是研究最早的柴油脱硫技术。前人研究表明，活性炭对柴油中的硫化物具有一定的吸附脱除能力，但活性炭

5、对柴油中噻吩类硫化物的吸附量不是很大，仍未能满足工业生产运行成本要求。目前活性炭脱硫的研究主要集中在对无机硫、硫醇和硫醚的吸附脱除。活性炭的制造方法一般有如下几个步骤：(1)原料处理：根据不同原料及用途要求一般是先将含碳原料初步筛选除去杂质，并磨碎，加入选定的粘结剂，然后成形成所需要的形状(一般为1～4mm柱状或颗粒状)，经干燥或氧化煤结成初始原料。(2)炭化：一般在缺乏空气的条件下进行，在400,--500*(2下炭化，除去大部分挥发物以得到足够强度的中间产品。(3)活化：为了得到有足够吸附量的活性炭产品。必须经过活化工序即可控制氧化工序，该工序

6、是在800～1000。C下采用水蒸气或C02等使炭化后的物质部分氧化，以产生更大的孔隙率和表面积。再经过筛包装后即为成品。2．活性氧化铝活性氧化铝具有大的比表面，负载吸附活性大的过渡金属后形成的复合金属氧化物不但吸附脱硫效果好，而且吸附剂的再生较为容易，能够重复使用，因此金属及其氧化物脱硫技术是发展比较成熟，也是最早得到工业化应用的一项脱硫技术。活性氧化铝由三水合铝AI(OH)3或三水铝矿加热脱水制成。它为多孔结构物质并具有良好的机械强度，其比表面积大约为210～360m2／g。活性氧化铝有很强的吸附能力，主要用于气体和液体的干燥、石油气的浓缩和脱

7、硫。活性氧化铝的制造，～般在工业上所使用的氧化铝多用拜耳法制成，为了要制得较高纯度及不同结构性能的活性氧化铝，首先制成水合氧化铝，再经热处理转型，成为所需的氧化铝。目前大多用沉淀法制取水合氧化铝，按所用沉淀剂分为碱沉淀及酸沉淀，由于酸沉淀法对原料要求较低，成本也较低，因此目前多被国内外采用酸沉淀法工艺路线。3．硅胶硅胶是由多聚硅酸经分子间脱水而形成的～种多孔性物质，其表面的羟基具有一定中国石油人学(华东)人学硕士学位论文程度的极性，故而硅胶优先吸附极性分子及不饱和的碳氢化合物。此外，硅胶有很强的吸水性且对芳烃的键有很强的选择性，因此，硅胶主要用于脱

8、水及石油组分的分离。目前作为分离技术用吸附剂都采用硅胶，因为人工合成的多孔杂质小，品质稳定，耐热耐磨性好，而且可以按需要的