溶剂效应对苯并噻吩加氢脱硫影响的研究

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随着环保法规日益严格,生产低硫的清洁车用汽柴油燃料是今后发展的趋势,超深度脱硫也越来越成为研究的热点问题。无论是以石油还是煤化工副产物煤焦油、粗苯、重苯等为原料,在加氢脱硫生产清洁车用燃料的过程中不可避免的存在溶剂效应,即汽柴油原料中的芳香烃、烯烃、烷烃以及硫、氮、氧等杂原子化合物在加氢处理过程中会与噻吩类化合物在催化剂活性位点处发生竞争吸附作用从而影响硫化合物的脱除。有些化合物即使在含量非常低的情况下对加氢脱硫反应的抑制作用也是非常明显的。不同类型的烃类组分对硫杂原子化合物加氢脱硫的影响各异。此外,不同催化剂下各烃类组分对脱硫的影响也有很大差别。因此,明确各组分对硫化合物加氢脱硫影响及其作用机理是十分必要的,以便在实际生产过程中针对不同的原料,优化催化剂制备条件,调整加氢脱硫工艺,为达到油品超深度脱硫的目标提供理论依据。本文以苯并噻吩为硫模型化合物,环己烷为溶剂,分别添加苯系物:苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯;双环烃类:萘、四氢萘、十氢萘;烷烃组分:环戊烷、正己烷、正庚烷;烯烃:环己烯、正己烯、二异丁烯等考察其对苯并噻吩脱硫影响及影响机理,并分析催化剂活性位点类型和种类,推测溶剂组分与苯并噻吩在催化剂活性位点处竞争吸附过程。之后,利用P和B改性催化剂,考察不同催化剂对溶剂效应的不同作用,通过XRD、N2-BET、NH3-TPD、H2-TPR等表征催化剂负载活性组分和改性后催化剂的晶型变化、酸量变化以及催化剂活性组分和载体相互作用并从构效关系去阐释。本文实验结果表明:1.苯并噻吩在油品中的反应活性远低于其在单一溶剂中的反应活性。油品中的芳烃、烯烃、烷烃等均会对苯并噻吩脱硫产生抑制作用。各组分的抑制作用来源于组分与苯并噻吩在催化剂活性位点上的竞争吸附作用。2.溶剂组分对苯并噻吩加氢脱硫抑制作用强弱顺序大致为:双环芳香烃>单环芳香烃>烷烃。3.正构烷烃随分子碳数增加抑制作用增强。环数增加烃类抑制作用增强。同环数烃类的抑制作用是由分子电子密度和位阻效应综合作用的结果。4.有些烯烃如环己烯对苯并噻吩HDS反应有较强的抑制作用,且苯并噻吩HDS反应和烯烃加氢反应是相互抑制的,正己烯和二异丁烯对苯并噻吩HDS反应无影响。5.吸附-脱附反应是动态的连续的过程,由于中间产物的生成占用了一段时间所以竞争吸附反应主要是在初始原料分子间进行的。中间产物分子不参与竞争吸附过程或者其参与程度很小可以忽略其影响。6.一般溶剂组分对HDS反应抑制作用随溶剂的介电常数增大而增加。7.相比CoMo/γ-Al2O3催化剂,烃类组分对以NiMo/γ-Al2O3为催化剂下的苯并噻吩加氢脱硫反应速率影响更大。这可能是由不同催化剂对苯并噻吩加氢脱硫路径(HYD或DDS)的选择性差异引起的。
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