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，卷:16(15)

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新方法去除含硫石油硫化氢的实验评价

拉苏尔N¹法沙德·F^2＊

¹伊朗伊斯兰阿扎德大学锡尔詹分校化学工程系

²伊朗伊斯兰阿扎德大学费罗扎巴德分校化学工程系

*通信:

Farshad F伊朗伊斯兰阿扎德大学费罗扎巴德分校化学工程系电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

本实验报告的主题是纳米颗粒在石油精炼中的应用。采用纳米氧化钼和纳米氧化钴(体积比均为50%)的混合床对石油进行了脱硫研究。实验评价了与工艺表征相关的特性，定义为X因子和压降。虽然有明显的增长趋势，但始终存在不同的曲线斜率。结果表明，床层直径从2 cm增加到2.5 cm时，X因子增加约0.2%，而床层直径从3.5 cm增加到4 cm时，X因子仅增加0.05%。这可能与油层直径越大，油层分布越差有关。

关键字

操作和几何条件;脱硫;效率;新颖的方法

简介

满足世界上日益增长的交通运输的挑战能源需求不再是生产足够的液态碳氢燃料的简单问题[1，2］．相反，环境和业务问题的复杂相互作用加剧了这一挑战。环境问题包括社会要求液态碳氢化合物燃料清洁和减少污染[3.，4］．新的精炼工艺的出现和新形式的日益使用能源生产,例如,燃料细胞是操作问题的例子。总之，这些趋势推动了对柴油和航空燃料深度脱硫的需求。在过去的二十年里，石油炼制发生了巨大的变化，特别是水力处理的命运发生了翻天覆地的变化。5］．加氢处理装置现在在现代炼油厂中占据着核心地位，超过50%的炼油厂流程现在都要经过加氢处理装置进行转化、精加工和前处理[6，7］．加氢脱硫是催化技术的最大应用，就处理的材料量而言。从使用量来看，HDS催化剂仅次于汽车尾气排放控制催化剂和FCC催化剂，排名第三。商业加氢处理催化剂通常是Zn、Co或Mo。例如，以其高氢化活性而闻名的Mo，在需要加工含有大量氮和芳烃的原料时，是首选的促进剂。看来，金属氧化物等纳米粒子可以促进加热和冷却过程[8，9］．例如，纳米物质像;金属氧化物可增强某些材料的热稳定性[10］．今天，大约90%的车辆燃料石油可以满足人们的需要。石油也占了总量的40%能源但它只占美国发电量的1%。石油是一种便携的，密度大的能源它是绝大多数车辆的动力来源，也是许多工业化学品的基础，这使它成为世界上最重要的商品之一。石油商品的生存能力由几个关键参数控制，世界上争夺燃料的车辆数量，出口到世界市场的石油数量(出口土地模型)，净能源收益(经济上有用)能源提供-能源消耗)、石油出口国的政治稳定以及保卫石油供应线的能力。前三大石油生产国是俄罗斯、沙特阿拉伯和美国。世界上约80%的可开采储量位于中东，其中62.5%来自阿拉伯国家:沙特阿拉伯、阿联酋、伊拉克、卡塔尔和科威特。世界石油总量的很大一部分存在于非常规来源，如加拿大的沥青和委内瑞拉的超重油。

本文采用碳纳米催化剂对两种含氢油品样品进行了脱硫处理₂污染物。因此，本文对操作参数和几何参数进行了评价。此外，本文还对经济调查进行了探讨，以消除更多的不确定因素。因此，所得结果对相关行业具有重要意义，可用于工艺优化。

材料与方法

所有与酸油接触的设备均采用耐腐蚀钢制成，防止了腐蚀问LD乐动体育官网题。酸油料槽是一种带有搅拌器的设备，以提供均匀的料流和防止沉淀。油流量由阀门和流量计根据油的运动来调节。经过过滤器后，油流过泵，达到所需的进料压力。油从容器顶部向下流过在含有纳米碳管的催化填充床上的分配器。

结果及讨论

使用固定直径的纳米催化剂，床层高度的增加增加了传质空间和表面。因此，首先得到了增长趋势。然而，当油流向下作用通过层时，层高的增加可能会引起通道化。因此，在特征长度为3处观察到X因子的剖面断裂。窜流使表面面积的增加和特征长度4中X因子的数量减少。可以选择3作为特征长度的最佳值。图1为床层直径对X因子值的影响。

床层直径的增加增加了床层表面积，导致X因子量的增加。调整床层直径2、2.5、3.5和4 4个值，评价床层直径对原油除硫的影响。虽然有明显的增长趋势，但从开始到结束都有不同的曲线斜率。

此外，床层直径从2 cm增加到2.5 cm时，X因子增加了约0.2%，而床层直径从3.5 cm增加到4 cm时，X因子只增加了0.05%。这可能与油层直径越大，油层分布越差有关。此外，油通过催化床的速度对接触时间和使用表面积也很重要。LD乐动体育官网为了确定最合适的床层直径，考虑了纳米催化剂的成本和催化剂用量的最少，从而使X因子的量接近期望值。由此可见，在目前的条件和油速下，2.5 cm的床层直径为最佳。

液相传质阻力

混合纳米催化床对油流中硫的脱除取决于液阻等传质参数。由于反应假定发生在固体表面，因此不考虑传质中的固体阻力。本节主要研究湍流和液体速度。油流量的改变改变了油流速的值。液体的流动速度对油的湍流有重要的影响，流动速度越高，液膜越薄，传质距离越短。这会影响扩散油中硫与固体表面的比值。图2为X因子与油表层速度的关系。

表层速度量从0.14 m/s增加到0.2 m/s, X因子值从0.991增加到0.992。当表面速度大于0.2 m/s时，X因子呈减小趋势。这可能与增加表面速度而缩短接触时间有关。LD乐动体育官网油与纳米催化剂接触时间越LD乐动体育官网短，除硫量越小。由此看来，油中的传质阻力不受吸附过程的控制。对于这种情况，适当的表面速度是0.2米/秒。如图2陈述X因素与表面速度的关系。

压降

在一般的大填料床工艺中，压降的取值很重要。考虑了纳米催化填充床层高度的增加所引起的特性长度的增加，以评价纳米催化填充床层的压降值。图3为压降值与特征长度H/D的关系。

在实验填充床中，油流在重力作用下向下流动。特征长度的增加表明催化长度的增加。随着催化床层长度的增加，窜流的可能性增大。这会导致流体流动中的压力下降。纳米催化床的特征长度从1.5 cm增加到3.5 cm，容器内的压降从0.1 atm增加到0.8 atm。

结论

本文的实验目的是考虑转换系数X系数的较高值，同时考虑成本。硫初始浓度在30、45、50、55和65 ppm时出现，30 ppm时X因子为0.9922，转换因子为0.976。油的表层速度由0.12 m/s增加到0.59 m/s, X因子由0.991增加到0.98。实验数据表明了传质性能对纳米催化剂除硫的影响。

参考文献

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