[发明专利]一种Zr‑Ce‑O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂及其制备与应用，具体涉及一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用。

背景技术

含硫燃油燃烧向环境中释放的硫氧化物是形成酸雨的主要原因。据报道，每年由于汽车燃油燃烧向空气中排放的SO₂达几千万吨，对环境造成严重污染，它已成为大气污染的主要源头之一。因此，世界各国制定了严格的燃油含硫标准来控制燃油中的硫含量，清洁燃油的生产也已成为全球石化企业和学术界研究的热点之一。

炼油厂使用的燃油脱硫技术是加氢脱硫，其主要在催化剂的作用下，在氢气气氛中将燃油中的含硫化合物中的硫转化为硫化氢，进而将硫化氢从反应流出物中去除。加氢脱硫存在的主要问题有：加氢脱硫能耗高，大量消耗氢气，深度脱硫效率低[1]([1]Song,C.S.；Ma,X.L.New design approaches to ultra-clean diesel fuels by deep desulfurization and deep dearomatization.Appl.Catal.B-Environ 2003,41,207-238.)。因此，硫含量标准日益降低使得加氢脱硫技术面临着巨大的挑战。

吸附脱硫可在常温常压条件下，将硫化物吸附在固体多孔吸附剂表面从而获得清洁燃油，是一种极具应用前景的燃油脱硫技术。然而，当前的吸附脱硫技术工业化面临的关键难题是：(1)吸附选择性低，从而导致深度脱硫困难；(2)吸附剂的深度脱硫吸附量很低[2，3]。([2]Xiao,J.；Wang,X.；Mamoru,F.；Yang,Q.；Song,C.S.A Novel Approach for Ultra-Deep Adsorptive Desulfurization of Diesel Fuel over TiO2-CeO2/MCM-48 under Ambient Conditions.AIChE J.2013,59,1441-1445.；[3]Xiao,J.；Song,C.S.；Ma,X.L.；Li,Z.Effects of Aromatics,Diesel Additives,Nitrogen Compounds,and Moisture on Adsorptive Desulfurization of Diesel Fuel over Activated Carbon.Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,3436-3443.)因而急需开发吸附选择性高和吸附容量高的燃油脱硫吸附剂和脱硫方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于发明一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用。该技术操作简单，可在常温常压下进行，不需消耗氢气，可应用于燃油深度脱硫。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硝酸铈铵溶于尿素水溶液，得到溶液a，将硝酸氧锆溶于去离子水，得到溶液b；将溶液a和溶液b混合，搅拌，得到溶液c；

(2)将所得溶液c水浴加热升温，后恒温搅拌，冷却得到凝胶；

(3)将凝胶过滤，水洗；放入烘箱干燥；在空气的氛围中煅烧，制得Zr-Ce-O双功能催化吸附剂。

上述方法中，所述尿素水溶液浓度为5wt％-10wt％，所述硝酸铈铵在尿素水溶液中的浓度范围为1-4M，所述硝酸氧锆水溶液的浓度范围为1-4M，所述硝酸氧锆与硝酸铈铵前驱体满足Zr/Ce摩尔比为1/9～9/1；溶液c水浴升温速率为1～4℃/min，恒温搅拌的温度为85～95℃；恒温搅拌时间2～8小时；凝胶粉末的煅烧温度为400～600℃。

一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂，所述吸附剂中Zr/Ce摩尔比为1/9～9/1，比表面积为150～300m²/g,孔容为0.2～0.6cm³/g,孔径尺寸为3～7nm。

Zr-Ce-O双功能催化吸附剂在燃油脱硫中的应用，包括如下步骤：

(1)在室温下，将Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油在反应吸附器中混合；

(2)将空气通入Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油混合溶液中反应，即同时进

行催化氧化反应和吸附，从而实现燃油中有机硫的脱除。