随着环境污染的日益严重,全球多个国家和地区相继颁布实施了严格的汽柴油尾气排放标准,燃油超深度脱硫已经成为大势所趋。目前,燃油脱硫技术可分为加氢脱硫和非加氢脱硫,针对加氢脱硫在油品超深度脱硫过程中出现的烯烃损失及操作成本高等问题,非加氢脱硫受到广泛的关注。尤其是氧化和吸附脱硫技术,因为脱硫率高、选择性强、设备要求低等优点,成为一项具有广阔发展空间和应用前景的脱硫新技术。硅胶是一种常见的多孔材料,具有较大的比表面积,且价格低廉,因此,本文选用硅胶作为吸附剂,分别对柴油和汽油进行氧化-吸附脱硫研究,考察了氧化过程、硅胶的种类和粒度、吸附温度、空速、金属氧化物的负载量、焙烧温度等因素对硅胶吸附脱硫性能的影响,筛选出了合适的吸附剂和较佳的吸附剂制备条件,并对模型化合物进行了考察,为燃油脱硫技术的工业化提供一定的理论指导。本文首先对氧化过程进行了考察,结果表明,氧化过程可有效提高硅胶吸附脱硫的选择性:在吸附温度为40℃,空速为6.0h-1的条件下,氧化后柴油的最高脱硫率可达94.57%,与未氧化的柴油相比,脱硫率提高了50.06%;氧化后汽油的最高脱硫率为57.92%,与未氧化的汽油相比,脱硫率提高了25.26%。为了选择一种更合适的吸附剂,本文分别以两种硅胶作为吸附剂进行了氧化-吸附脱硫研究,结果表明,SG-A(Silica-Gel-A)的脱硫效果明显优于SG-B(Silica-Gel-B),在吸附温度为80℃,空速为6.0h-1时,SG-A和SG-B的最大脱硫率分别为94.63%和72.59%。同时FT-IR分析表明,氧化后的柴油在1305cm-1处出现了S=O键的伸缩振动峰,表明噻吩类含硫化合物被氧化成了砜或亚砜;SG-A吸附后S=O键的振动峰基本消失,而SG-B吸附后的柴油中仍有较为明显的S=O振动峰,这充分证明了SG-A对氧化后柴油中含硫化合物的吸附效果更好。固定床吸附实验条件考察表明:柴油和汽油的脱硫率均随吸附温度的升高先增大后减小,随空速的增大也是先增大后减小。在吸附温度为40℃,空速为6.0h-1时,柴油的脱硫效果最好,最高脱硫率为94.57%;在吸附温度为100℃,空速为6.0h-1时,汽油的脱硫效果最好,最高脱硫率为62.72%。本文用等体积浸渍法使硅胶负载活性金属组分,考察了负载型硅胶对汽油的脱硫效果,研究结果表明:硅胶负载活性金属组分后,脱硫率有了较大的提高:当CuO负载量达到2.0%(wt%,下同)时,脱硫效果最好,在固定床温度为100℃,空速为6.0h-1,油剂比为10时,脱硫率为56.35%;当NiO负载量为1.0%时,脱硫效果最好,相同吸附条件下,脱硫率为52.96%;与未负载活性金属的硅胶相比,脱硫率分别提高了11.21%、7.82%,可知负载CuO的脱硫效果要优于负载NiO。XRD分析结果表明,CuO负载量为2.0%,NiO负载量为1.0%时,金属氧化物在硅胶表面呈单层分散。焙烧条件的考察表明:焙烧温度为400℃,焙烧时间为2.0h时,所制备的负载CuO型硅胶吸附剂脱硫效果最好。通过对噻吩、二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩三种模型化合物的吸附脱硫考察表明,噻吩的硫原子电子云密度较低,难以发生氧化反应,因而脱硫效果较差;而二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩的硫原子电子云密度较高,容易发生氧化反应,提高了硅胶吸附脱硫的选择性,脱硫效果较好。三种模型化合物的脱硫效果依次为:4,6-DMDBT>DBT>Th。在含硫化合物的氧化-吸附脱硫过程中,空间位阻效应在氧化-吸附组合脱硫的过程中对脱硫效果影响较小,电子云密度是影响脱硫效果的主要因素。烃类组成对汽柴油的吸附脱硫效果有重要影响:汽油中的含硫化合物以噻吩类为主,而且汽油中含有大量的芳香烃和烯烃,这些不饱和烃会与含硫化合物发生竞争吸附,极大地降低了硅胶吸附脱硫的选择性,限制了硅胶对汽油的吸附脱硫效果;柴油中的含硫化合物以苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物为主,而且柴油中的烃类主要是饱和烃,对吸附脱硫的影响很小,因而硅胶在柴油的吸附脱硫中取得了较好的效果。