微波场与氧化铝基汽油加氢脱硫催化剂的协同作用研究

With higher demands of environmental protection, the requirement of gasoline quality is increasingly stringent all around the world. In China, about 80% of the commercial gasoline is from FCC gasoline, which has significantly high sulfur content, ultra deep desulfurization of FCC gasoline therefore becomes the key issue. Traditional hydrodesulfurization (HDS) technologies have disadvantages of higher energy consumption, lower octane number and liquid yield. This project intends to synthesize a kind of alumina with different crystalline structures, and then prepare HDS catalyst using the synthesized alumina as support. Systematically investigate the relationship between alumina based catalyst and its HDS performance using the former developed continuous microwave HDS system. Study the microwave synergistic effect on the alumina with different crystalline structure and its supported HDS catalyst. Reveal microwave HDS mechanism based on the sulfur compounds behavior in microwave field and the interaction between microwave and catalyst. This technology will establish a solid theoretical basis for the ultimate industrial application and the development of high HDS performance catalyst under microwave irradiation. It is significant to the practical production of ultra low sulfur gasoline.

随着环保要求的日益提高，世界各国对汽油的生产提出了更加严格的要求。我国商品汽油的80 %来自催化裂化（FCC)汽油，其硫含量远远超标，因此FCC汽油超深度脱硫是我国目前生产清洁油品的关键。传统汽油加氢脱硫技术具有能耗高、汽油辛烷值损失较大或收率较低等缺点。本项目拟合成出具有不同晶态结构的氧化铝材料，并将其作为催化剂载体，制备加氢脱硫催化剂；并在前期开发的微波连续加氢脱硫体系上，系统研究各晶型氧化铝与FCC汽油加氢脱硫性能之间的关联；研究微波场对各晶型氧化铝及其负载型加氢脱硫催化剂之间的协同作用，以及含硫化合物在微波场中的行为，揭示微波加氢脱硫作用机理。为定向开发高效微波响应加氢脱硫催化剂，及该技术的最终工业化应用奠定坚实的理论基础，对生产满足新标准的超低硫汽油具有重要意义。

日益严格的环保法规极大推动了清洁油品的生产进程。超深度加氢脱硫技术及其催化剂的研究成为技术升级的关键。本项目针对不同晶型氧化铝的制备及其性质进行了研究；充分利用微波电磁场与物质之间的相互作用，深入考察了微波电磁场与不同晶型氧化铝载体及其加氢脱硫催化剂之间的相互作用；通过分子动力学研究了微波电磁场对硫化物加氢过程的影响，探讨了微波强化汽油加氢脱硫机理。研究结果表明：不同氢氧化铝前驱体制备的氧化铝载体的性质具有很大差别，且随着低温氧化铝载体向高温载体晶型转变过程中，以及添加助剂后，氧化铝的酸性逐渐减弱，从而从根本上改变了载体与活性组分之间的相互作用，使得活性组分与载体的相互作用逐渐减弱，能够形成更多易于硫化的高活性CoMoSⅡ活性相；另一方面微波与载体的相互作用增强，因此具有较好的加氢脱硫效果。此外本研究还发现，微波作用后加氢脱硫反应速率常数增大，但其活化能却有所增加，且活化能的增加随初始噻吩浓度的增加而增加。对加氢脱硫机理进行理论和实验研究发现：微波场的存在更有利于噻吩的平躺吸附，从而促进了加氢路径；随电场强度的增加，噻吩堆垛现象减弱，有利于噻吩加氢脱硫反应的进行。微波与载体和催化剂之间的相互作用关系以及微波场对加氢脱硫反应机理的影响是将微波技术应用于汽油加氢脱硫过程的关键，对实现清洁石油生产具有重要的理论和实际意义。