吸附脱硫与生物脱硫耦合过程研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李望良 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-06 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 刘会洲 |
| 关键词 | 吸附脱硫 微生物脱硫 吸附剂再生 磁性微生物细胞 π络合吸附 耦合工艺 |
| 其他题名 | Studies on Integration Processes of Adsorption Desulfurization and Biodesulfurization |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 柴油深度脱硫是石油化工的重要研究方向之一，是生产清洁柴油的关键技术。吸附脱硫和微生物脱硫具有条件温和、操作简便和成本低的优点。吸附脱硫具有高速率、低选择性的特点，微生物脱硫具有高选择性、低脱硫速率的特点。本论文希望通过将吸附脱硫和微生物脱硫耦合，建立高效的深度脱硫新工艺。 本论文工作主要取得了以下几个方面的创新性研究结果： 针对加氢柴油体系设计了高效脱硫吸附剂介孔硅铝酸盐(MAS)，其孔径和比表面积分别为3.27nm和885m2/g，大于微孔分子筛NaY。NH3-TPD结果表明，MAS的酸性位数目比NaY少，比介孔分子筛MCM-41多。研究表明，对于DBT-正辛烷模拟体系，吸附剂饱和吸附量顺序为：NaY>MAS>MCM-41，分析认为与吸附剂的酸性有关。在模拟体系中加入液体石蜡或正丁醇，NaY的饱和吸附量明显降低。对于含硫207ppm的加氢柴油，吸附脱硫性能顺序为：MAS> MCM-41> NaY。与NaY相比，对于硫含量较高的柴油体系MAS的脱硫效率更高；采用Cu(I)改性对MAS脱硫效率的提高优于对MCM-41脱硫效率的提高。 以噻吩和二苯并噻吩(DBT)为模型化合物，采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)研究了硫化物分子在吸附剂AgY表面的吸附状态，结果表明，噻吩和DBT分子的硫原子可以在吸附剂表面的活性中心Ag+垂直吸附。以吡啶为碱性探针分子，采用FT-IR和TG-DTA表征了过渡金属离子（Cu+、Ni2+、Co2+、Ag+）和H+离子交换改性的NaY、MAS和MCM-41吸附剂的吸附量和L酸量，DBT在吸附剂表面的饱和吸附量与吸附剂的L酸中心数目成正比，吸附剂的L酸位提供了硫化物吸附活性位。 提出了一种吸附剂微生物再生循环使用的深度脱硫新工艺，即，首先用吸附剂吸附脱除油品中的硫化物，然后用微生物代谢脱附吸附剂吸附的硫化物，实现吸附剂再生。加入油相可以大幅度提高DBT脱附率和生成2-HBP的量。增加水相中脱硫菌R-8的浓度、增大水相/吸附剂比，可以促进DBT脱附并转化为2-HBP。吸附剂经过正辛烷洗涤、100°C下干燥24h、He保护450°C还原活化3h，再生吸附剂的吸附能力为新鲜吸附剂的95%。吸附剂生物再生过程中DBT脱附率顺序为：13X>Al2O3> AgY> NiY>活性炭，吸附剂的脱附率与吸附剂和DBT的作用力有关。 为分离再生吸附剂和微生物细胞，制备了赋有磁性的细胞，研究了其脱硫活性和吸附剂再生性能。磁流体的pH值对细胞的脱硫活性影响很大，用pH值为7.0的磁流体制备磁性脱硫细胞的活性和游离细胞相当，pH过高或者过低都会造成脱硫活性的下降。磁性细胞和游离细胞用于吸附剂AgY再生时，DBT的脱附率相当。和粉末状吸附剂相比，柱状吸附剂小条的生物脱附率下降。与新鲜吸附剂AgY相比，第一次循环使用时AgY的吸附能力下降稍大，而后多次使用吸附能力下降不明显，ICP和BET结果表明吸附能力的下降可归因于吸附剂表面Ag+的流失。 在此基础上，初步进行了吸附法与生物法耦合同时脱硫脱氮的研究。Klebsiella sp. LSSE-H2对高浓度咔唑的耐受性较好。加入其他氮源如DMF、乙酸铵和硫酸铵对LSSE-H2静息细胞脱除咔唑的活性影响不大。在吸附-生物脱硫脱氮联合装置上进行吸附剂再生，甲苯为再生溶剂时咔唑和DBT的脱附率最大，其次为DMF，这主要与DBT和咔唑在再生溶剂中的溶解度，以及微生物对DBT和咔唑的脱除速率及转化率有关。湿法浸渍法制备的吸附剂NiO/Y，微生物再生对吸附剂的孔道结构和金属含量影响小，吸附剂重复使用性能好。 本论文提出的先吸附而后生物再生的工艺可以有效地脱除柴油中的硫化物和氮化物。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 165 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1024]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李望良. 吸附脱硫与生物脱硫耦合过程研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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