分子筛吸附脱除石脑油中四氯乙烷和二氯甲烷的研究

【摘要】：石脑油中过量的有机氯化物是造成催化重整工艺中设备腐蚀的主要原因。本文采用分子筛作为吸附剂吸附脱除石脑油中的有机氯化物——四氯乙烷和二氯甲烷。用XRD、BET. NH3-TPD以及TGA-DCS对吸附剂进行表征,测定了吸附剂对二氯甲烷或四氯乙烷的平衡吸附量,确定了最佳的吸附条件和焙烧条件；实验测定了吸附剂对二氯甲烷或四氯乙烷的吸附等温线并用吸附等温方程对其进行了拟合,计算出相关的热力学参数；测定了吸附动力学参数并用动力学模型进行了模拟,初步探讨了吸附机理。结果表明,在吸附四氯乙烷的过程中,分子筛的中强酸酸量增加并不能提高其脱氯效果,而孔径及比表面积的大小决定了分子筛的脱氯效果；13X分子筛在最佳吸附条件和焙烧条件下的脱氯率为96.9%,平衡吸附量4.67mg/g。13X分子筛吸附四氯乙烷的吸附等温线可以用Freundlich等温方程进行很好的拟合。计算得到的热力学参数△H=-12.56kJ/mol, AS=-22.54 J/(mol·K), △G值均小于0。该吸附过程符合拟二级动力学方程,根据拟合的结果计算得到该吸附过程的吸附活化能为17.193 kJ/mol。在吸附二氯甲烷的过程中,NiMCM-22分子筛为吸附二氯甲烷的最佳吸附剂。镍离子的引入使吸附剂产生了较强的中强酸,增强了MCM-22分子筛的吸附效果。NiMCM-22分子筛在最佳吸附条件和焙烧条件下的脱氯率为97.0%,平衡吸附量4.73 mg/g,较Ni改性前提高110%。NiMCM-22分子筛脱除二氯甲烷的吸附等温线与Freundlich等温方程拟合的一致；计算得到的热力学参数△H=-40.67kJ/mol, AS=-132.37 J/(mol·K), AG值均小于0。该吸附过程可以用拟二级动力学方程较好的描述,根据拟合的结果计算得到该吸附过程的吸附活化能为45.924 kJ/mol。 【关键词】：分子筛 脱氯 有机氯化物 热力学 动力学
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE626.9;O647.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 课题背景10-12
• 第2章 文献综述12-25
• 2.1 氯化物的来源12
• 2.2 氯化物的分布12-14
• 2.3 氯化物在石油化工的危害及其危害机理14-15
• 2.4 脱氯方法研究进展15-19
• 2.4.1 “一脱三注”工艺15
• 2.4.2 催化加氢脱氯工艺15-16
• 2.4.3 脱氯剂脱氯16-17
• 2.4.4 生物脱氯17
• 2.4.5 固体极性吸附剂脱氯17-19
• 2.5 分子筛吸附剂19-23
• 2.5.1 分子筛结构19-20
• 2.5.2 分子筛改性方法20-23
• 2.6 吸附原理23
• 2.7 研究内容和主要任务23-25
• 第3章 实验部分25-28
• 3.1 实验试剂25
• 3.2 实验仪器25
• 3.3 吸附剂的改性方法25-26
• 3.4 吸附剂的表征方法26
• 3.4.1 X射线衍射分析(XRD)26
• 3.4.2 比表面积及孔结构的测定(BET)26
• 3.4.3 氨吸附及程序升温脱附(NH_3-TPD)26
• 3.4.4 热重-差热分析(TGA-DSC)26
• 3.5 油品中氯含量测定方法26
• 3.6 吸附剂脱氯性能评价方法26-27
• 3.6.1 氯脱除率φ27
• 3.6.2 平衡吸附氯容量Q_e27
• 3.7 平衡吸附氯容量测定27-28
• 第4章 13X分子筛对四氯乙烷的吸附研究28-46
• 4.1 前言28
• 4.2 吸附剂筛选28-30
• 4.2.1 筛选吸附剂28-30
• 4.2.2 吸附剂比表面积、孔容、孔半径的测定30
• 4.3 13X分子筛改性及表征30-33
• 4.3.1 X射线衍射分析(XRD)30-31
• 4.3.2 氨吸附及程序升温脱附(NH_3-TPD)31-32
• 4.3.3 金属离子改性13X分子筛吸附剂的脱氯性能考察32
• 4.3.4 改性13X分子筛的比表面积、孔容、孔半径的测定32-33
• 4.4 吸附脱氯条件的考察33-36
• 4.4.1 剂油比对吸附脱氯性能的影响33-34
• 4.4.2 焙烧时间对吸附剂脱氯性能的影响34
• 4.4.3 焙烧温度对吸附剂脱氯性能的影响34-36
• 4.5 13X分子筛对四氯乙烷的吸附热力学研究36-40
• 4.5.1 吸附等温线测定36-39
• 4.5.2 吸附热力学参数的确定39-40
• 4.6 13X分子筛吸附四氯乙烷的动力学研究40-44
• 4.6.1 动力学模型的拟合40-43
• 4.6.2 吸附活化能的计算43-44
• 4.7 本章小结44-46
• 第5章 改性MCM-22分子筛对二氯甲烷的吸附研究46-61
• 5.1 前言46
• 5.2 吸附剂筛选46
• 5.3 吸附剂的改性46-48
• 5.4 吸附剂的表征48-53
• 5.4.1 X射线衍射分析(XRD)48
• 5.4.2 氨吸附及程序升温脱附(NH_3-TPD)48-49
• 5.4.3 不同金属离子改性MCM-22分子筛吸附剂的脱氯性能考察49-50
• 5.4.4 焙烧时间对吸附剂脱氯性能的影响50
• 5.4.5 焙烧温度对吸附剂脱氯性能的影响50-53
• 5.5 NiMCM-22分子筛对二氯甲烷的吸附热力学研究53-56
• 5.5.1 吸附等温线的测定53-55
• 5.5.2 吸附热力学参数的确定55-56
• 5.6 NiMCM-22分子筛对二氯甲烷的吸附动力学研究56-59
• 5.6.1 动力学模型的拟合56-59
• 5.6.2 吸附活化能的计算59
• 5.7 本章小结59-61
• 第六章 结论61-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士期间论文发表情况69

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