CN103041771A - 一种汽油深度脱硫吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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李文秀
张志刚
许天行
王晓丹
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Abstract

一种汽油深度脱硫吸附剂及其制备方法，涉及一种汽油吸附剂及其制备方法，该脱硫吸附剂以13X分子筛为载体，通过液相离子交换法将过渡金属银离子负载到载体上，经过焙烧活化，得到。吸附剂的制备过程包括原料载体的预处理、金属离子交换、吸附剂干燥、焙烧活化等过程，最终得到负载银离子的分子筛脱硫吸附剂。该吸附剂的使用寿命较长，可以循环再生使用，再生后的吸附剂仍具有较好的脱硫性能。经吸附实验检测，该吸附剂对汽油中噻吩及其衍生物和苯并噻吩有较高的吸附容量和吸附选择性，吸附过程可在常温常压条件下进行，操作费用低，且吸附过程无任何污染物产生，有良好的经济实用性，符合环保要求。

Description

一种汽油深度脱硫吸附剂及其制备方法
技术领域
 本发明涉及一种汽油吸附剂及其制备方法，特别是涉及一种汽油深度脱硫吸附剂及其制备方法。
背景技术
汽油的超深度脱硫已成为世界范围内亟待解决的一项重要问题。汽油中的硫燃烧生成硫氧化物(SOx)是大气中主要的污染物之一，其排放到空气中会形成酸雨，破坏生态环境。另外，硫的氧化物还会腐蚀损坏发动机部件，使机动车尾气处理催化剂中毒，降低其催化活性，增加颗粒污染物的排放，加重城市环境的污染。因此，限制硫含量是车用汽车标准中的一项重要指标，也是评价汽油清洁度的关键因素。
目前，工业上主要采用加氢脱硫技术(HDS)降低汽油中硫化物含量。加氢脱硫是比较成熟并已大规模应用的一项脱硫技术，可以大幅度降低汽油中的硫化物含量(大约降至200-300μg/g)，但是若要进行深度脱硫以满足最新制定的汽油标准对硫含量的要求(不大于50μg/g)则较难实现。这是因为在常规的加氢过程中，噻吩及其衍生物、苯并噻吩及其衍生物等芳香性杂环硫化物的加氢反应活性很低，结构稳定，碳硫键很难断裂。如果要使噻吩类硫化物发生反应，需要在更高反应温度、压力和大量贵金属催化剂等苛刻的条件下进行，设备投资和操作费用相应增加。而且深度加氢脱硫，在消耗大量氢气的条件下，易使汽油中的烯烃饱和，降低产品辛烷值。为了解决加氢脱硫难以对汽油深度加工的问题，一种富有应用前景的脱硫技术—吸附脱硫技术受到科研工作者的关注。
吸附脱硫技术具有实施容易、汽油的硫含量可降至很低、辛烷值损失小、产品收率高、不消耗氢气、吸附剂可循环再生等优点，尤其适用于脱除汽油中的噻吩类硫化物，是目前生产超低硫汽油的先进技术。吸附脱硫的研究重点在于吸附剂材料的选择与制备。开发具有高选择性和高硫容量的脱硫吸附剂是吸附脱硫技术能否大规模推广应用的关键因素。适合作为吸附剂载体的材料种类很多，例如分子筛、活性氧化铝、活性炭等，它们都具有较强的吸附能力。因此，根据吸附质性质和吸附机理来选择载体和改性制备方法尤为重要。13X分子筛是沸石分子筛的一种，具有硅铝四面体形成的三维硅铝酸盐金属晶体结构，是一种孔径大小均一的强极性吸附剂。它具有孔径大小均一、比表面积大、稳定性好等优点，被广泛应用于气体的干燥与净化，天然气脱硫以及作为催化剂载体。通过对13X分子筛表面进行适当改性，引入过渡金属离子，制备载金属的分子筛吸附剂，对噻吩类硫化物有较好的吸附能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽油深度脱硫吸附剂及其制备方法。本发明针对噻吩及其衍生物和苯并噻吩的吸附脱除，通过吸附剂对硫化物的化学选择性吸附达到降低汽油中硫含量的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种汽油深度脱硫吸附剂，为一种脱除汽油中噻吩及其衍生物和苯并噻吩的吸附剂，该吸附剂为负载Ag离子的13X分子筛吸附剂，银元素含量为吸附剂总重量的3%～5%；银元素为离子态。
一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述方法包括以下过程：
(a) 吸附剂载体颗粒的原料焙烧预处理；
(b) 使步骤(a)的载体颗粒与可溶性银盐溶液进行离子交换；
(c) 使步骤(b)的负载后的载体颗粒洗涤；
(d) 使步骤(c)的颗粒状原料干燥；
       (e) 使步骤(d)的干燥后的颗粒焙烧活化。
所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述载体颗粒为13X分子筛，其性能指标为：堆积密度为0.66g/ml，粒度为2.0-2.8mm，磨耗率≤0.15%，静态水吸附为24 %，乙烯吸附为18 %。
所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述原料预焙烧温度为300-370℃，焙烧时间为2.5-4h。
       所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述可溶性银盐溶液为硝酸银溶液，浓度为0.2mol/L。
所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述离子交换时间为12h。
所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述洗涤条件为去离子水洗涤直至洗出液无银离子检出。
所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述干燥温度为100-120℃，干燥时间为8-12h。
所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，所述焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为5-6h，焙烧在氮气保护下进行。
本发明的优点与效果是：
本发明吸附剂载体易得且价格低廉，制备方法简便易行，吸附剂的使用寿命较长，可以循环再生，再生后的吸附剂仍具有较好的脱硫性能。经吸附实验检测对汽油中的噻吩类硫化物具有较高的吸附脱除能力，成本较低，吸附过程无污染物产生，有良好的经济实用性，符合环保要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种新型的脱硫吸附剂及该吸附剂的改性和制备方法。使用13X分子筛作为吸附剂载体，通过液相离子交换负载银离子于吸附剂载体上，经过焙烧活化，制备选择性脱硫吸附剂，用于选择性吸附脱除汽油中的噻吩类硫化物。
本发明中所采用的吸附剂载体为天津南化催化剂有限公司生产的13X分子筛，其技术参数为：堆积密度为0.66g/ml，粒度为2.0-2.8mm，磨耗率≤0.15%，静态水吸附为24 %，乙烯吸附为18 %。
将13X分子筛用去离子水浸泡3-5h后反复冲洗，再用70%-75%的乙醇溶液浸泡2-3h，然后再用去离子水冲洗，放置在真空干燥箱内烘干。
将清洗过的13X分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至370℃，在该温度下保持2.5-4h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温。
根据离子交换当量配制一定浓度的硝酸银溶液，将预处理后的13X分子筛浸入硝酸银溶液中，进行离子交换12h。待交换结束后，用去离子水洗涤分子筛，直至洗出液无银离子检出。
将交换后的分子筛放置于真空干燥箱中干燥。
将干燥后的分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至500℃，在该温度下保持5-6h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温，得到负载银离子的13X分子筛脱硫吸附剂。
实施例1：
制备负载银离子的13X分子筛吸附剂，并对正庚烷溶液中的噻吩进行吸附。首先将13X分子筛用去离子水浸泡3-5h后反复冲洗，再用70%-75%的乙醇溶液浸泡2-3h，然后再用去离子水冲洗，放置在真空干燥箱内烘干。将清洗过的13X分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至370℃，在该温度下保持2.5-4h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温。根据离子交换当量配制一定浓度的硝酸银溶液，将预处理后的13X分子筛浸入硝酸银溶液中，进行离子交换12h。待交换结束后，用去离子水洗涤分子筛，直至洗出液无银离子检出。将交换后的分子筛放置于真空干燥箱中干燥。将干燥后的分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至500℃，在该温度下保持5-6h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温，得到负载银离子的13X分子筛脱硫吸附剂。配制含硫量为300μg/g的噻吩、正庚烷混合溶液作为模拟汽油(MG-1)，按一定油剂比将吸附剂放入模拟汽油中，在密闭容器中吸附，待达到平衡后过滤得到吸附后的汽油样品。用配备FPD检测器的气相色谱分析检测样品中的硫含量。
实施例2：
       制备负载银离子的13X分子筛吸附剂，并对正庚烷溶液中的噻吩进行吸附。首先将13X分子筛用去离子水浸泡3-5h后反复冲洗，再用70%-75%的乙醇溶液浸泡2-3h，然后再用去离子水冲洗，放置在真空干燥箱内烘干。将清洗过的13X分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至370℃，在该温度下保持2.5-4h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温。根据离子交换当量配制一定浓度的硝酸银溶液，将预处理后的13X分子筛浸入硝酸银溶液中，进行离子交换12h。待交换结束后，用去离子水洗涤分子筛，直至洗出液无银离子检出。将交换后的分子筛放置于真空干燥箱中干燥。将干燥后的分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至500℃，在该温度下保持5-6h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温，得到负载银离子的13X分子筛脱硫吸附剂。配制含硫量为300μg/g的苯并噻吩、正庚烷混合溶液作为模拟汽油(MG-2)，按一定油剂比将吸附剂放入模拟汽油中，在密闭容器中吸附，待达到平衡后过滤得到吸附后的汽油样品。用配备FPD检测器的气相色谱分析检测样品中的硫含量。
实施例3：
制备负载银离子的13X分子筛吸附剂，并对正庚烷溶液中的噻吩进行吸附。首先将13X分子筛用去离子水浸泡3-5h后反复冲洗，再用70%-75%的乙醇溶液浸泡2-3h，然后再用去离子水冲洗，放置在真空干燥箱内烘干。将清洗过的13X分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至370℃，在该温度下保持2.5-4h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温。根据离子交换当量配制一定浓度的硝酸银溶液，将预处理后的13X分子筛浸入硝酸银溶液中，进行离子交换12h。待交换结束后，用去离子水洗涤分子筛，直至洗出液无银离子检出。将交换后的分子筛放置于真空干燥箱中干燥。将干燥后的分子筛放置于真空管式炉中，在N2氛围下以3℃/min的升温速率升至300℃，再以5℃/min的速率升至500℃，在该温度下保持5-6h，待焙烧结束后以相同的速率降至室温，得到负载银离子的13X分子筛脱硫吸附剂。配制总硫含量为300μg/g的噻吩、3-甲基噻吩、苯并噻吩和正庚烷的混合溶液作为模拟汽油(MG-3)，在固定床吸附装置中进行吸附。吸附剂装填到内径为8 mm，长度为200 mm的吸附柱中，床层高度为80-120mm。用柱塞泵将模拟汽油输送到吸附剂床层中，定时在出口收集流出液样品。用配备FPD检测器的气相色谱分析检测样品中的硫含量，计算吸附剂对各含硫组分的吸附容量。

Claims (9)

1.一种汽油深度脱硫吸附剂，为一种脱除汽油中噻吩及其衍生物和苯并噻吩的吸附剂，其特征在于，该吸附剂为负载Ag离子的13X分子筛吸附剂，银元素含量为吸附剂总重量的3%～5%；银元素为离子态。
2.一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：
(a) 吸附剂载体颗粒的原料焙烧预处理；
(b) 使步骤(a)的载体颗粒与可溶性银盐溶液进行离子交换；
(c) 使步骤(b)的负载后的载体颗粒洗涤；
(d) 使步骤(c)的颗粒状原料干燥；
    (e) 使步骤(d)的干燥后的颗粒焙烧活化。
3.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述载体颗粒为13X分子筛，其性能指标为：堆积密度为0.66g/ml，粒度为2.0-2.8mm，磨耗率≤0.15%，静态水吸附为24 %，乙烯吸附为18 %。
4.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述原料预焙烧温度为300-370℃，焙烧时间为2.5-4h。
5.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性银盐溶液为硝酸银溶液，浓度为0.2mol/L。
6.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述离子交换时间为12h。
7.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述洗涤条件为去离子水洗涤直至洗出液无银离子检出。
8.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为100-120℃，干燥时间为8-12h。
9.根据权利要求2所述的一种汽油深度脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为5-6h，焙烧在氮气保护下进行。
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