基于石油中噻吩型硫化物的γ射线辐射-催化转化研究

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1、上海交通大学博士学位论文石油中噻吩型硫化物的γ射线辐射-催化转化研究姓名：瞿赞申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：贾金平20070401摘要随着人们的环境保护意识不断增强以及越来越严格的环境法规的颁布，世界各国对石油及其产品中含硫量的控制也越来越严格。目前常规的石油脱硫工艺普遍存在工艺复杂、设备要求苛刻、投资运行费用高等问题，特别是对油品中的低浓度噻吩型硫化物的深度去除还比较困难。因此，探索新的石油脱硫方法显得非常必要。针对石油中所存在的噻吩型硫化物不易去除的问题，本研究首次提出并探索了以Y射线辐照技术为基础的辐射转化方法，通过其作用将石油中的噻吩硫转化为相对

2、容易去除的硫化物，以便于其进一步去除。本文以十二烷为模拟油品，研究了其中的噻吩型硫化物在y射线辐照下的转化反应规律及作用机制等问题，并取得了如下重要结论：单独以丫射线对油品进行辐照处理时，辐射对噻吩型硫化物有明显的转化作用。当辐射剂量率为3．8kGy／h、总辐射剂量为160kGy时，浓度为500mg／L的苯并噻吩(BT)及二苯并噻吩(DBT)转化率分别约为74％和33％。同等辐射剂量条件下，初始浓度越低时，DBT的转化率越高；剂量率越高，DBT的转化率也越高；氧气对DBT的辐射转化有一定抑制作用。噻吩型硫化物中的硫在单独辐射作用下的主要转化产物为二硫化物。考察了一些

3、化学添加物对噻吩型硫化物的辐射转化作用的影响。当以四氯化碳作为辐射敏化剂，其只对二甲基噻吩和苯并噻吩的转化有比较明显的促进作用，而对DBT的辐射转化作用不明显。而在反应体系中添加双氧水和乙酸以后，DBT的转化率得NY显著地提升。当油相、双氧水、乙酸的比例为3：1：1，辐射剂量为200kGy左右时，二苯并噻吩的转化率在90％以上，而且几乎全部转化为二苯并砜。制备并筛选了部分催化剂，考察了其在辐射共同作用下对DBT的转化作用。结果发现，负载在丫．氧化铝上的氧化钴或氧化锆均具有明显的催化活性。在剂量率为3．9kGy／h，辐射剂量为179．2kGy时，500mg／L的DBT

4、在钴催化剂或锆催化剂的作用下，转化率分别达到了80％和95％以上。不同的制备条件对DBT的辐射转化率有直接的影响。有催化剂存在时，辐射剂量率越低，DBT的转化率反而越高；通气条件可显著促进DBT的转化。DBT在辐射与催化剂共同作用下转化的主要产物是二苯并砜，且该产物通过在催化剂上的吸附而从油相中分离，达到脱硫效果。另外，对催化剂的寿命及再生方法进行了初步考察。通过X．射线衍射、X．射线电子能谱、扫描电子显微镜等技术对催化剂进行表征，结果表明射线对催化剂的晶体结构、元素价态以及表面形态等都没有影响。一级反应动力学模型可以较好地描述DBT的辐射转化规律，催化剂可使反应速

5、率明显加快、辐射能量利用率显著提升。本文研究初步探明了噻吩型硫化物在不同辐射条件下的转化规律。所探索出辐射结合催化的方法具有较好应用潜力，可望为石油的深度脱硫提供一条新途径。关键词：丫射线辐照、石油脱硫、噻吩型硫化物、辐射转化、催化HAbstractAstheenvironmentalstandardisgettingstricter,thelimitationvaluesofsulfurcontentinoilandoilproductshavekeptdecreasingworldwide．However,thereexistmanyproblemswithth

6、econventionalpetroleumdesulfurizaitontechnologies，suchascomplicatedtechniques，rigorousoperationrequirementsandhighinvestment．Especially,itisverydifficulttoremovelowconcentrationthiophenescompoundsintheoil．Therefore，itisnecessarytodevelopanoveldesulfurizationtechnology．Inthepresentstudy

7、,y-raysradiationmethodwasputforwardandinvestigatedtoconvertthiophenestoanyothercompoundsthatwereeasilyremovedfromtheoil．DodecaneWasusedtosimulateoiltostudytheradiatedconversionofthiophenetypecompounds，andthekineticmodelWasstudied．Theresultsindicatedthatthegamma—raysradiationWaseffect