Y/β(Na)改性及對模擬汽油吸附脫硫的研究

胡寶慶 李娜（遠東頁巖煉化有限責任公司，遼寧 撫順113000）

1 實驗部分

1.1實驗試劑

鋁酸鈉：化學純，國藥集團化學試劑有限責任公司；氫氧化鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限責任公司；硅溶膠：工業品，青島海洋化工有限公司；四乙基氫氧化銨：分析純，國藥集團化學試劑有限責任公司；硝酸鈰：分析純，國藥集團化學試劑有限責任公司；硝酸鋇：分析純，國藥集團化學試劑有限責任公司；正己烷：分析純，國藥集團化學試劑有限責任公司；噻吩：分析純，國藥集團化學試劑有限責任公司。

1.2 復合分子篩Y/β(Na)的制備

1.2.1 晶種膠的制備

將一定量的Na3Al03、NaOH、去離子水在燒杯中充分攪拌溶解后，緩慢加入硅溶膠，使整個溶液體系的摩爾比為Na2O：A12O3：SiO2：H2O=16：1：15：320。成膠后繼續攪拌半小時，室溫下密封靜置老化24 h，得到晶種膠。

1.2.2 硅鋁凝膠的制備

將一定量的Na3Al03、NaOH、去離子水在燒杯中充分攪拌溶解后，緩慢加入硅溶膠后攪拌半小時后加入晶種膠，使整個溶液體系的摩爾比為Na2O：A12O3：SiO2：H2O=8：1：15：320。成膠后繼續攪拌半小時，然后將其轉入含有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，置于100℃烘箱中晶化4 小時，得到含有Y 型沸石膠狀物。

1.2.3 Y/β(Na)的制備

NaOH溶于去離子水中，加入四乙基氫氧化銨，攪拌下加入Y 型沸石膠狀物，快速攪拌下加入硅溶膠，體系摩爾比為Na2O：A12O3：SiO2：H2O：TEAOH=12：1：100：500：28，攪拌半小時后將其轉入含有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，置于140℃烘箱中晶化4天。取出后冷卻、抽濾，用去離子水洗滌至中性，110℃下干燥4 h，得到Na型Y/β復合分子篩。在馬弗爐中550 ℃下焙燒6h，得到Y/β(Na)復合分子篩。

1.3 復合分子篩對模擬柴油脫硫

開啟水浴加熱到一定溫度，將裝有10g 模擬柴油和一定量復合分子篩的三口燒瓶放入其中，恒溫下進行攪拌，脫硫一定時間后，停止加熱和攪拌。將所得溶液收集后運用微庫侖儀測出含硫量。

2 結果與討論

2.1 復合分子篩的表征

2.1.1 XRD譜圖

圖1 分子篩的大角XRD圖譜

2.1.2 N2吸附-脫氮

將樣品進行N2吸附-脫氮分析，其結構參數如表1所示，

表1 不同樣品的結構參數

從表1 數據可以看出，隨著硝酸鈰和硝酸鋇對復合分子篩的改性，分子篩的孔容和比表面積有所減小，平均孔徑有所增加。

2.2 復合分子篩吸附脫硫性能研究

2.2.1 吸附時間對吸附脫硫的影響

在劑油質量比1：20、反應溫度為30℃時，考察吸附時間對脫硫效果的影響可知，Ce-Y/β(Na)和Ba-Y/β(Na)復合分子篩脫硫效果明顯優于Y/β(Na)，并且分子篩的脫硫效果隨著吸附時間的延長而逐漸增大，增大到一定程度后不再有所增加，說明分子篩的吸附達到了飽和狀態。吸附劑為Ce-Y/β(Na)時，吸附時間為4 h時脫硫率最高，Ba-Y/β(Na)和Y/β(Na)在5 h時達到最大值。因此，分子篩Ce-Y/β(Na)吸附劑的最佳吸附時間為4 h，復合分子篩Ba-Y/β(Na)和Y/β(Na)的最佳吸附時間為5 h。

2.2.2 吸附劑與模擬油質量比對吸附脫硫的影響

在30℃下吸附4 h，考察劑油質量比分別為1：10、1：20、1：40、1：60、1：80時，不同分子篩吸附脫硫效果，結果如圖2所示，

圖2 劑油質量比對脫硫效果的影響

由圖2可知，用鋇和鈰改性后的分子篩的脫硫效果明顯優于復合分子篩Y/β(Na)，并且三種分子篩的脫硫率均隨著劑油質量比的減小而降低。由此可見，較大的劑油質量比有利于脫除汽油中的硫化物，這是因為，分子篩吸附劑的吸附能力有限，增大劑油質量比可以使分子篩的吸附能力加強；但是，增大劑油質量比會使脫硫成本升高，故應該選擇適宜的劑油質量比，既能使汽油中的含硫量達到國家標準，又能盡量降低分子篩吸附劑的用量；或者將分子篩吸附劑再生，使吸附劑可以循環利用，從而達到降低成本的效果，綜合考慮各種因素，選取最佳的劑油質量比為1：20。

3 結語

(1) Ce-Y/β(Na)、Ba-Y/β(Na)和Y/β(Na)對模擬汽油的吸附脫硫效果依次減弱，改性后的分子篩脫硫效果明顯優于改性前。

(2)劑油質量比、吸附時間和吸附溫度是影響脫硫效果的三個重要因素。Ba-Y/β(Na)吸附劑的最優吸附條件為：劑油質量比1：20、吸附時間為5h、吸附溫度為80 ℃；Ce-Y/β(Na)吸附劑的最優吸附條件為：劑油質量比1：20、吸附時間為4h、吸附溫度為80 ℃，脫硫率可達90%以上。