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本文针对传统的液化气Merox液液抽提-催化氧化脱硫醇精制过程中出现的催化剂-碱溶液循环使用周期短,精制后液化气有机硫含量高等问题,开展了系统的应用基础研究,找到了剂-碱溶液中磺化酞菁钴催化剂活性组分不稳定的原因。创新性地提出剂-碱分离的思路,实现了催化剂活性组分的固载化,得到了催化硫醇钠氧化反应活性较高、寿命较长以及具有很好应用前景的固载化催化剂。
通过剂-碱溶液中磺化酞菁钴催化剂催化硫醇钠氧化反应的活性、循环使用性能以及催化剂活性组分在碱液中的稳定性研究,发现剂-碱液共存导致催化剂容易聚集失活,是造成剂-碱溶液循环使用周期短的主要原因;通过GC-DFPD分析等证明,以剂-碱溶液对油品中硫醇进行抽提时,硫醇钠容易被转化为二硫化物而进入精制后的液化气中,造成液化气有机硫含量高。采取剂-碱分离的方法,即仅以纯的碱液抽提油品中的硫醇可以避免以上两方面的问题。并且发现以纯的碱液进行硫醇抽提时,油品中的硫醇一般通过一次或二次抽提就可以抽提完全,达到100﹪的抽提率。
通过催化剂活性组分的筛选及固载化研究,选择了制备固载化催化剂适宜的活性组分,并对固载化催化剂的制备条件进行了探讨和优化。研究了固载化催化剂催化硫醇钠氧化反应的各种性能,表明固载化催化剂具有较高的催化活性、较好的机械强度和较强的抗水、抗碱流失性能,并具有良好的热稳定性。并用SEM、XRD、TEM等对固载化催化剂进行了表征。SEM、IR分析发现催化剂活性组分进入载体孔道中且分散均匀。固载化催化剂性能实验室小试结果进一步表明,制备的硫醇钠氧化再生固载化催化剂具有较好的催化氧化活性和优异的循环使用性能。在探讨固载化催化剂失活原因的基础上,研究并获得了可行的固载化催化剂的再生方法。
首次在工业级规模上成功实践了本文首次提出的液化气脱硫醇精制过程中剂-碱分离思路,解决了传统的液化气Merox脱硫醇工艺中有机硫含量高、催化剂使用寿命短的实际问题。