燃油深度脱硫用石油焦基活性炭复合材料的制备及其性能研究(2)
4.4 等温线对比分析 22
4.5 热重分析 24
5 结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 绪论
1.1 研究目的意义
随着世界经济的飞速增长，资源与环境问题日益突出，人与自然的和谐发展受到了前所未有的挑战，其中能源的消耗与环境的保护成为首要的矛盾。进入21世纪后，人们提出了绿色能源和零污染排放等更高的要求。为了保护人类共同的家园，如何实现在最低的环境成本下自然资源的可持续利用，已成为国际社会发展过程中面临的一大难题。活性炭的孔结构发达、表面积大，具有吸附能力强、化学性质稳定、力学强度高和再生方便等特点，被广泛应用于工农业生产、医药卫生、能源存储、环境保护等领域，是一种倍受关注的环境友好材料。
传统的加氢脱硫技术能除去燃油中硫醇、硫醚等大部分硫化物。然而噻吩类硫化物，特别是苯并噻吩（BT）、二苯并噻吩（DBT）及其烷基衍生物4,6-二烷基二苯并噻吩（4,6-DMDBT），由于存在空间位阻效应，将其深度脱除非常困难[1]。深度脱硫需要高温、高压、大量的氢气损耗，也会伴随烯烃化合物的饱和，造成辛烷值的大幅度损失。因此寻找一种经济合理、操作缓和的深度脱硫工艺技术是目前研究的热点。
燃油的非加氢深度脱硫方法有：氧化脱硫、吸附脱硫、生物脱硫、催化裂化脱硫、溶剂抽提脱硫、烷基化脱硫和膜分离脱硫等。燃油吸附深度脱硫工艺具有不使用氢气、投资成本少、操作费用低[2]、辛烷值损失小等优点，是很有前景的工艺。吸附剂是吸附脱硫的核心材料和技术关键，目前，研究比较活跃的吸附剂主要集中在活性炭类材料、分子筛类材料、金属氧化物类材料等方面[3]。
活性炭由于廉价，比表面高，表面官能团和孔结构可控，吸附性能好，化学稳定性好，机械强度高，耐酸碱和易再生等优点，固废是理想的合成气或者制氢的原料，不存在氧化物或者分子筛的固废处理二次污染，因此，具有很大的发展潜力。
对活性炭表面进行化学改性，适当提高其表面酸度，将会有助于提高活性炭表面对噻吩类硫化物的吸附选择性和吸附容量。最近Seredych等[4-7]研究了活性炭表面其他杂原子如N、P、S等的影响，结果表明这些杂原子官能团能增加碳表面的极性或酸性，均能在一定程度上促进有机硫的吸附。然而活性炭作为燃油脱硫吸附剂选择性不高。
以石油焦为原料，制备高比表面积活性炭，采用原位引入或后负载金属的方法，在其表面担载高选择性金属组分，由于石油焦自身含硫的特性，有望通过石油焦基活性炭载体表面金属-硫的作用提高金属的分散度，从而提高脱硫选择性和吸附平衡容量。此思路充分考虑石化企业石油焦的资源优势，结 合高效脱硫剂的性能要求和固废资源化利用的可能性，寻求解决目前吸附脱硫工艺存在问题的可能途径。
1.2 研究内容和目标
拟开展高硫石油焦基活性炭的制备、改性及其与金属和金属氧化物的复合工艺研究；开展所制备高硫石油焦活性炭复合材料脱硫吸附容量的影响因素研究；高硫石油焦活性炭复合材料的再生工艺研究；再生高硫石油焦活性炭复合材料的循环使用性能研究。
通过上述研究，拟制备出吸附容量高、循环稳定性好的高硫石油焦活性炭复合材料；揭示影响高硫石油焦活性炭复合材料脱硫吸附容量的关键结构要素；再生高硫石油焦活性炭复合材料的循环50次，吸附容量降低不超过30%。
2 文献综述
2.1 石油脱硫的方法
2.1.1 炭气凝胶
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