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石油烃中的砷化物是非常有害的物质,常与石油烃加工过程中催化剂的活性组分作用,从而导致催化剂永久性中毒。砷化物还会进入到石油烃的后续产品中,降低产品的质量,危害环境和生物。除去石油烃中的砷化物具有很重要的意义。
用于石油烃的脱砷剂主要分为锰系、铜系、铅系和镍系,其中气态石油烃的脱砷剂已有比较成熟的技术和工艺。目前,液态石油烃的脱砷主要应用镍系加氢脱砷剂和铜系低温脱砷剂,但前者需高温操作,设备材料与操作成本很高,后者脱砷活性和砷容量较低。研究液态石油烃高效低温脱砷已成为脱砷领域的热点问题。
本文用量子化学软件Gaussian98计算了不同砷化物的电子结构性质,建立了具有代表性的试验评价方法,通过基本的化学理论讨论了价键因素和立体因素对脱砷过程本质的影响。提出了开发新型液态石油烃常温脱砷剂的基本理论思路。
本文研究了脱砷剂活性组分和助剂、载体、浸渍时间、焙烧温度、焙烧时间和活化行为等脱砷剂制备条件对脱砷性能的影响。通过正交实验优化了制备条件,开发出一种新型的液态石油烃常温脱砷剂,并验证了优化结果的正确性。对新型脱砷剂的宏观动力学作了初步探索,从反应、外扩散和产物层扩散三方面考察了影响脱砷反应的主要控制因素,得到了脱砷率和脱砷时间的回归方程。脱砷性能研究表明,该脱砷剂可用来脱除液态石油烃中的高沸点砷化物,如三苯基胂。脱砷剂的砷容量可以达到8.0mgAs/gCat.以上。
进一步对新型脱砷剂的孔结构进行了表征。表征和实验结果表明,脱砷剂载体对脱砷活性起决定性作用,尤其是载体的孔结构,本文开发的脱砷剂具有广泛分散的孔分布结构。
模拟工业化应用考察了新型石油烃脱砷剂的脱砷性能,1128小时的动态脱砷实验评价和快速穿透实验表明,进口砷含量高达400ng儋,经脱砷后石油烃的砷含量可降至10ng/g以内。新型石油烃脱砷剂具有优良的脱砷性能。本课题完成了新型脱砷剂的工业化应用侧线对比试验。研究结果表明新型脱砷剂综合性能明显好于现场脱砷剂A,因此新型脱砷剂达到了工业实际应用的要求。