[发明专利]一种汽油脱硫吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，尤其涉及一种汽油脱硫的方法，具体来说是一种汽油脱硫吸附剂及其制备方法。

背景技术

燃油的超深度脱硫已成为世界范围内亟待解决的一项重要研究课题。燃油中的硫化物在燃烧过程中生成SO_x，SO_x不仅会导致酸雨，而且可以使脱除CO和NO_x的催化剂中毒。此外，直喷式内燃机和燃料电池等新型高效燃料技术的商业化也依赖于含硫很低的液体燃料，如以燃油作为燃料电池的燃料时，为防止燃料电池电极上催化剂的中毒，硫含量需要严格控制在0.1ppm以下。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。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。

燃油吸附深度脱硫工艺，由于其可以在常温、常压下操作，且投资成本和操作费用有可能降低一半以上，受到了人们的广泛关注。开发的吸附剂主要集中在活性炭、分子筛、金属氧化物材料等方面。采用燃油吸附法深度脱硫，吸附剂的选择性显得尤为重要。

为了提升吸附剂对有机硫的吸附选择性，通常可以在吸附剂基体上引入过渡金属如Cu、Ag、Pt、Pd等，这些金属利用π络合机理增强与有机硫化物分子的相互作用[R. T. Yang, A. J. Hernandez-Maldonado, F. H. Yang.Desulfurization of transportation fuels with zeolites under ambient conditions. Science, 2003, 301: 79-81]，提高硫吸附容量。而由于燃油中含有20~30wt.%的芳烃化合物，这些芳烃化合物会与有机硫化物发生竞争吸附作用，芳烃化合物的引入会使硫吸附容量降低50~75%左右[G. S. He, L. B. Sun, X. L. Song, et al. Adjusting host properties to promote cuprous chloride dispersion and adsorptive desulfurization sites formation on SBA-15. Energy Fuels, 2011, 25: 3506–3513]。由于噻吩类硫分子易于与吸附剂表层的金属发生π络合作用，因此金属组分的分散度是影响其吸附性能的主要因素，金属组分的分散度越高，对有机硫吸附越有利。

活性炭由于廉价，比表面积高，表面官能团和孔结构可控，化学稳定性好等优点，是一种理想的吸附剂材料。传统的活性炭载体具有微孔至大孔间的广阔的孔径分布，且由于炭基体惰性的表面与金属的作用很弱，使得活性金属分布的不均匀，对有机硫的吸附选择性也受限制。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种汽油脱硫吸附剂及其制备方法，所述的这种汽油脱硫吸附剂及其制备方法要解决现有技术中的活性炭等脱硫吸附剂脱硫吸附的效果不佳的技术问题。

本发明一种汽油吸附脱硫剂，是一种铜改性的有序介孔碳/二氧化硅复合材料，在所述的复合材料中，炭的质量百分比含量为25~56%，铜与复合材料的质量比为0.08~0.18:1，所述的复合材料的比表面积在280~450m²/g之间，中孔孔径分布在5~10nm，孔容在0.29~0.56cm³/g。

本发明还提供了上述的汽油脱硫吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）一个制备有序介孔碳/二氧化硅复合材料的步骤，先称取酚醛树脂、正硅酸乙酯、表面活性剂、盐酸溶液和乙醇，酚醛树脂、正硅酸乙酯、表面活性剂、盐酸溶液和乙醇的质量摩尔比为1g: 1.04~4.16g: 1.15~2g: 0.0001~0.0004mol: 5~40g，将酚醛树脂溶于乙醇后，依次加入表面活性剂、盐酸溶液和正硅酸乙酯，35~45℃下搅拌1~3h，将得到的混合物转移到一个容器中常温蒸干，在90~110℃下加热15~30h，使酚醛树脂进一步聚合，得到有序介孔碳/二氧化硅复合材料的前驱体，将前驱体置于一个管式炉中，在氮气保护下，800~1000℃热处理4~10h，升温速率为600℃以下0.5~1.5℃/min，600℃以上4~6℃/min，得到有序介孔碳/二氧化硅复合材料；