柴油脱硫专用吸附剂主要包括活性炭基、分子筛基、金属氧化物基和粘土类四大类型,以下是对这些吸附剂的详细介绍:
活性炭基吸附剂
材料特性:以烟煤、褐煤、果壳或木屑为原料,经炭化、活化制成黑色多孔颗粒,比表面积高达800-1200 m²/g,孔径集中在20-100 nm,适合吸附大分子硫化物。
改性优化:通过水蒸气活化、浓硫酸处理或负载金属(如Ni、Co、Cu)改性,可显著提升对有机硫化物(如二苯并噻吩)的吸附容量。例如,两步法改性活性炭每克可吸附12毫克硫。
应用案例:Exxon公司柴油深度脱硫技术采用活性炭基吸附剂,通过两段工艺(加氢脱硫+吸附脱硫)将柴油硫含量从1000 μg/g降至20 μg/g以下。
分子筛基吸附剂
材料特性:以Na-Y、13X、ZSM-5等微孔分子筛为载体,通过金属离子交换(如Ni、Re、Ce)或浸渍法负载活性组分,形成复合分子筛(如Y/MCM-41)。
性能优势:比表面积达909 m²/g,对二苯并噻吩的脱除能力优于苯并噻吩,符合π配位机理。Ni-Y吸附剂在固定床实验中,每克可处理31.1 mL初始硫含量840 ppmw的模拟柴油,饱和硫容量达33.6 mgS/g。
应用场景:适用于加氢脱硫后残留硫化物的深度脱除,可一步脱除轻质油中的水、COS、硫化氢、硫醇、硫醚及噻吩等。
金属氧化物基吸附剂
材料组成:以氧化铝(γ-Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)或氧化锌(ZnO)为载体,负载活性金属(如Ni、Mo、Co)形成复合氧化物。
作用机制:通过化学键合(如形成金属硫化物)与硫化物反应,实现脱硫。适用于加氢脱硫后残留硫化物的深度脱除,如4,6-二甲基二苯并噻吩等难脱除硫化物。
工业应用:S-Zorb技术采用金属基吸附剂,在低压(1.9-3.4 MPa)下将FCC柴油硫含量降至10 μg/g,且吸附剂可氧化再生。