[发明专利]一种负载型TiO2双功能催化吸附材料及其制备方法与燃料脱硫新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料及其制备方法与工艺，具体涉及一种负载型TiO₂双功能催化吸附材料及其燃料脱硫新工艺。

背景技术

含硫燃料在燃烧过程向环境排放大量的污染物，如SO₂，NO_x以及颗粒物PM2.5的排放等，对环境造成严重污染，导致一系列环境污染问题如当前我国研究的雾霾天气等，引起社会公众和政府的广泛关注。因此，世界各国相继颁布了严格的燃料含硫标准，如何有效的生产清洁燃料已成为全球石化企业研究的一个重要课题。

当前，炼油厂主要使用的燃料脱硫技术是加氢脱硫，其存在的主要问题是：需要在较高的反应温度(300-400℃)和压力(3-6MPa)下进行，需大量消耗氢气，而且难脱除燃料中有空间位阻效应的硫化物，如四六二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)等[1]([1]Song,C.S.An Overview of New Approaches to Deep Desulfurization for Ultra-clean Gasoline,Diesel Fuel and Jet Fuel.Catal.Today 2003,86,211-263.)，因而用于超清洁燃料(<1ppmw-S)的生产效率低且能耗大。因此，研发低能耗高选择性的超深度脱硫技术具有重大的国家需求和现实意义。

吸附脱硫因不消耗氢气、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料，是一种极具应用前景的燃料脱硫技术([2]Xiao,J.；Li,Z.；Liu,B.；Xia,Q.B.；Yu,M.X.Adsorption of Benzothiophene and Dibenzothiophene on Ion-impregnated Activated Carbons and Ion-Exchanged Y Zeolites.EnergyFuels 2008,22,3858-3863.)。然而，当前的吸附脱硫技术应用于燃料超深度脱硫所面临的瓶颈问题之一是：由于燃料中其他组分的竞争吸附，导致吸附脱硫的选择性低[3]([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.)，从而导致深度脱硫困难，因而吸附剂的脱硫吸附量很低。因而急需开发高吸附选择性和高吸附容量的新型燃料脱硫吸附材料，和基于该材料的低能耗可循环的新型脱硫工艺。

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负载型TiO₂双功能催化吸附材料及其燃料脱硫新工艺。该技术操作简单，可在常温常压下进行，不需消耗氢气，可应用于燃料深度脱硫获超清洁燃料(<1ppmw-S)，材料的脱硫效率高且可再生循环使用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种负载型TiO₂双功能催化吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将TiO₂的前驱体溶于溶剂中，将该前驱体溶液均匀负载到载体材料上，超声浸渍，充分混合，得到混合物；

(2)将混合物放入烘箱干燥，研磨，在空气的氛围中煅烧，制得负载型TiO₂双功能催化吸附材料。

上述方法中，所述TiO₂的前驱体为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、硫酸氧钛、四氯化钛或硝酸钛；前驱体质量为0.5～2.0g，所述载体材料为硅胶、硅铝分子筛、纯硅分子筛或氧化铝；所述TiO₂的前驱体与载体满足TiO₂与载体质量比为5～30wt.％；所述溶剂为水、乙醇或硝酸；混合物的煅烧温度为300～500℃；煅烧时间为2～6h。

一种负载型TiO₂双功能催化吸附材料，所述负载型TiO₂双功能催化吸附材料的TiO₂质量百分数为5～30wt.％，比表面积在200～1200m²/g范围，孔径尺寸在0.8～4.2nm范围，孔容在0.2～1.0cm³/g范围。