RU2448771C1 - Adsorbent desulphuriser for liquid phases - Google Patents

Adsorbent desulphuriser for liquid phases Download PDF

Info

Publication number
RU2448771C1
RU2448771C1 RU2010141558/04A RU2010141558A RU2448771C1 RU 2448771 C1 RU2448771 C1 RU 2448771C1 RU 2010141558/04 A RU2010141558/04 A RU 2010141558/04A RU 2010141558 A RU2010141558 A RU 2010141558A RU 2448771 C1 RU2448771 C1 RU 2448771C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
desulfurization
adsorption
agent
desulfurization agent
desulphurisation
Prior art date
Application number
RU2010141558/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Хироаки САКУРАИ (JP)
Хироаки САКУРАИ
Масато КИУТИ (JP)
Масато КИУТИ
Original Assignee
Нэшнл Инститьют Оф Эдванст Индастриал Сайенс Энд Текнолоджи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нэшнл Инститьют Оф Эдванст Индастриал Сайенс Энд Текнолоджи filed Critical Нэшнл Инститьют Оф Эдванст Индастриал Сайенс Энд Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2448771C1 publication Critical patent/RU2448771C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents
    • C10G25/12Recovery of used adsorbent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0233Compounds of Cu, Ag, Au
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B01J20/28007Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204Inorganic carriers, supports or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234Inorganic material layers
    • B01J20/3236Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3433Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids other than those covered by B01J20/3408 - B01J20/3425
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents
    • C10G25/003Specific sorbent material, not covered by C10G25/02 or C10G25/03
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201Impurities
    • C10G2300/202Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to desulphurisation agents and use thereof. Described is a desulphurisation agent for liquid-phase adsorption desulphurisation, containing a metal oxide on which gold nanoparticles are deposited, having mean particle size of 50 nm or less. Described is a desulphurisation agent for liquid-phase adsorption desulphurisation, where said desulphurisation agent is fixed on a support element. Described is a desulphurisation method, which involves bringing said desulphurisation agent into contact with a liquid containing an organic compound which contains sulphur. Described is a method for reclamation of the desulphurisation agent, involving thermal treatment of the desulphurisation agent after desulphurisation in order to remove the sulphur-containing organic compound adsorbed on the desulphurisation agent. Described is a desulphurisation method, which involves bringing the desulphurisation agent, which is subjected to treatment and reclamation using the described method, into contact with a liquid containing an organic compound which contains sulphur.
EFFECT: described desulphurisation agent enables to remove sulphur compounds based on thiophenes to concentration lower than 10 ppm.
10 cl, 1 tbl, 7 dwg, 6 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к агенту десульфуризации для жидкофазной адсорбционной десульфуризации и к способу десульфуризации, который использует агент десульфуризации.The present invention relates to a desulfurization agent for liquid phase adsorption desulfurization and to a desulfurization method that uses a desulfurization agent.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

С точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды, улучшения эффективности использования топлива для двигателей, адаптирования системы топливного элемента для транспортных средств в будущем и тому подобного, имеется потребность в дальнейшем уменьшении концентрации серы в жидких топливах, таких как бензин, керосин, легкий газойль и тому подобное. Соответственно, установление технологий для десульфуризации жидких топлив является важной проблемой.From the point of view of preventing environmental pollution, improving fuel efficiency for engines, adapting the fuel cell system for vehicles in the future and the like, there is a need to further reduce the sulfur concentration in liquid fuels such as gasoline, kerosene, light gas oil and the like. . Accordingly, the establishment of technologies for desulfurization of liquid fuels is an important problem.

Хотя так называемое не содержащее серы топливо, имеющее концентрацию серы примерно 10 млн.д., уже поставляется в качестве коммерческого продукта, в настоящее время имеется потребность в технологии для дальнейшего уменьшения концентрации серы. В частности, рассматривается необходимость того, что концентрация серы в топливе для топливных элементов составляет 0,1 млн.д. или меньше. Заметим, что в настоящем описании выражение "млн.д." для концентрации серы указывает млн.д. массовые. 1 млн.д. относится к случаю, когда 1 мкг серы содержится в виде элемента в 1 г жидкого нефтяного топлива.Although the so-called sulfur-free fuel, having a sulfur concentration of about 10 ppm, is already supplied as a commercial product, there is currently a need for technology to further reduce sulfur concentration. In particular, the need is considered that the sulfur concentration in the fuel for fuel cells is 0.1 ppm. or less. Note that in the present description, the expression "ppm" indicates sulfur ppm massive. 1 million d refers to the case when 1 μg of sulfur is contained as an element in 1 g of liquid petroleum fuel.

В качестве способа уменьшения концентрации серы в жидком топливе, в способе получения жидкого топлива используют исключительно способ гидродесульфуризации, который использует катализатор на основе кобальта-молибдена. Однако среди различных соединений серы, содержащихся в жидком топливе, дибензотиофен имеет относительно низкую химическую активность при гидрировании и, таким образом, имеет отрицательную тенденцию оставаться в жидком топливе даже после обработки гидродесульфуризацией. В частности, 4,6-диметилдибензотиофен и тому подобное, имеющие алкильные группы рядом с атомом серы дибензотиофена, имеют плохую химическую активность на поверхности катализатора из-за стерического затруднения и считаются соединениями, которые сложно удалить. Соответственно, делаются попытки улучшить катализаторы гидродесульфуризации, и другие способы, такие как окислительная десульфуризация и адсорбционная десульфуризация, также исследуются в настоящее время.As a method of reducing the sulfur concentration in liquid fuel, the method of producing liquid fuel uses exclusively a hydrodesulfurization method that uses a cobalt-molybdenum catalyst. However, among the various sulfur compounds contained in the liquid fuel, dibenzothiophene has a relatively low chemical activity during hydrogenation and thus has a negative tendency to remain in the liquid fuel even after treatment with hydrodesulfurization. In particular, 4,6-dimethyldibenzothiophene and the like having alkyl groups near the sulfur atom of dibenzothiophene have poor chemical activity on the surface of the catalyst due to steric hindrance and are considered compounds that are difficult to remove. Accordingly, attempts are being made to improve hydrodesulfurization catalysts, and other methods, such as oxidative desulfurization and adsorption desulfurization, are also being investigated.

Способ жидкофазной адсорбционной десульфуризации представляет собой способ адсорбирования и удаления соединения серы посредством создания контакта между жидким топливом и агентом десульфуризации, при этом способ может осуществляться с помощью простого устройства. Однако после того как агент десульфуризации достигает адсорбционного насыщения, десульфуризация не может больше осуществляться, и после замены используемый адсорбент не может использоваться повторно. Это создает проблему генерирования большого количества промышленных отходов. Таким образом, желательной является регенерация и повторное применение используемых агентов десульфуризации; однако по отношению к агентам адсорбционной десульфуризации для тиофеновых соединений нет известных агентов, которые могут удовлетворять таким свойствам.The liquid phase adsorption desulfurization method is a method of adsorbing and removing sulfur compounds by creating a contact between the liquid fuel and the desulfurization agent, and the method can be carried out using a simple device. However, after the desulfurization agent reaches adsorption saturation, desulfurization can no longer be carried out, and after replacement, the adsorbent used cannot be reused. This creates the problem of generating large amounts of industrial waste. Thus, the regeneration and reuse of the desulfurization agents used is desirable; however, with respect to adsorption desulfurization agents for thiophene compounds, there are no known agents that can satisfy such properties.

Материалы, которые в настоящее время считаются возможными агентами для жидкофазной адсорбционной десульфуризации, могут классифицироваться на четыре категории: материал на основе активированного угля, материал на основе оксида металла, материал на основе цеолита и материал на основе металла (см. NPL 1). Из них активированный уголь может широко использоваться в качестве распространенного адсорбента. Его удельная площадь поверхности является очень большой (1000 м2/г или более), и он имеет хорошую способность к адсорбированию органических материалов в целом; однако селективной адсорбции при исключительном адсорбировании органических материалов, содержащих серу, ожидать нельзя. Кроме того, хотя термическая регенерация активированного угля осуществляется повсеместно, часть самого активированного угля, к сожалению, разлагается во время регенерации. Если протоколы обеспечения безопасности являются неадекватными, активированный уголь может возгореться, и может произойти случайное отравление из-за образования монооксида углерода во время разложения адсорбируемого вещества.Materials that are currently considered potential agents for liquid-phase adsorption desulfurization can be classified into four categories: activated carbon based material, metal oxide based material, zeolite based material and metal based material (see NPL 1). Of these, activated carbon can be widely used as a common adsorbent. Its specific surface area is very large (1000 m 2 / g or more), and it has good ability to adsorb organic materials in general; however, selective adsorption with exceptional adsorption of organic materials containing sulfur cannot be expected. In addition, although thermal regeneration of activated carbon is ubiquitous, part of the activated carbon itself, unfortunately, decomposes during regeneration. If safety protocols are inadequate, activated carbon may ignite and accidental poisoning may occur due to the formation of carbon monoxide during decomposition of the adsorbed material.

Материалы, такие как оксид железа, оксид цинка и тому подобное, вводятся в практическое использование как агенты десульфуризации на основе оксидов, поскольку они адсорбируют сероводород. Однако ни один из них, согласно сообщениям, не демонстрирует достаточных рабочих характеристик в качестве агента для адсорбирования соединений серы на основе тиофенов.Materials, such as iron oxide, zinc oxide and the like, are put into practical use as oxide-based desulfurization agents because they adsorb hydrogen sulfide. However, none of them reportedly show sufficient performance as an agent for adsorption of thiophene-based sulfur compounds.

Агенты десульфуризации на основе цеолитов имеют большую удельную площадь поверхности (500 м2/г или более), являются термически стойкими и имеют свойства, которые могут легко изменяться посредством модификации, такой как ионный обмен и тому подобное. Соответственно, использование агентов десульфуризации на основе цеолитов, в качестве агентов адсорбционной десульфуризации, является объектом исследования. Например, цеолит Y-типа, подвергаемый ионному обмену с Cu или Ce (Cu-Y, Ce-Y), как сообщается, должен быть пригодным для использования в качестве адсорбента для соединений на основе тиофенов (см. PTL 2 и 3 ниже). Однако о способе регенерации адсорбентов после десульфуризации никогда не сообщалось. Эксперименты авторов настоящего изобретения подтверждают, что регенерация и повторное использование адсорбентов не могут быть достигнуты с помощью обычной операции нагрева.Zeolite-based desulfurization agents have a large specific surface area (500 m 2 / g or more), are thermally stable and have properties that can be easily changed by modification, such as ion exchange and the like. Accordingly, the use of zeolite-based desulfurization agents as adsorption desulfurization agents is an object of study. For example, Y-type zeolite ion exchanged with Cu or Ce (Cu-Y, Ce-Y) has been reported to be suitable as an adsorbent for thiophene-based compounds (see PTL 2 and 3 below). However, a method for regenerating adsorbents after desulfurization has never been reported. The experiments of the authors of the present invention confirm that the regeneration and reuse of adsorbents cannot be achieved using a conventional heating operation.

По отношению к агентам десульфуризации на основе металлов, те типы соединений серы, которые могут эффективно адсорбироваться и удаляться, являются различными, в зависимости от типов используемых металлов, и известно, что агенты десульфуризации на основе Ni демонстрируют превосходные рабочие характеристики для соединений на основе тиофенов. Однако операция десульфуризации с использованием агента десульфуризации на основе Ni является очень сложной, поскольку адсорбция должна осуществляться при нагреве до температуры примерно 200°C после того, как агент подвергается восстановлению водородом при высоких температурах и специальной стабилизационной обработке. Кроме того, после того как Ni образует стабильный сульфид, регенерация является очень сложной (см. PTL 1 ниже).With respect to metal-based desulfurization agents, those types of sulfur compounds that can be adsorbed and removed efficiently are different depending on the types of metals used, and it is known that Ni-based desulfurization agents exhibit excellent performance for thiophene-based compounds. However, the desulfurization operation using the Ni-based desulfurization agent is very difficult, since the adsorption must be carried out by heating to a temperature of about 200 ° C after the agent is subjected to hydrogen reduction at high temperatures and a special stabilization treatment. In addition, after Ni forms a stable sulfide, regeneration is very difficult (see PTL 1 below).

Материал, для которого наночастицы благородных металлов наносятся на поверхность оксида металла в качестве носителя, как известно, имеет высокую активность при различных химических реакциях и используется в качестве катализатора для различных химических реакций. Известно, что когда используется такой катализатор на основе благородного металла, соединение серы обычно адсорбируется на активном центре катализатора на основе благородного металла и становится ядом для катализатора. Соответственно, имеется немного сообщений об исследовании катализаторов на основе благородных металлов, таких как Pt, Pd и тому подобное, для цели десульфуризации, по сравнению с количеством сообщений о катализаторе на основе кобальта-молибдена. Однако недавнее сообщение показывает, что система, в которой платину наносят, например, на цеолит, демонстрирует активность при гидродесульфуризации (см. NPL 4 ниже). Кроме того, хотя имеется сообщение о попытке регулировать рабочие характеристики платинового катализатора при гидродесульфуризации посредством добавления к нему золота, о материале, содержащем только золото в качестве благородного металла, никогда не сообщалось как о катализаторе десульфуризации.A material for which noble metal nanoparticles are deposited on the surface of a metal oxide as a carrier is known to have high activity in various chemical reactions and is used as a catalyst for various chemical reactions. It is known that when such a noble metal catalyst is used, the sulfur compound is usually adsorbed on the active center of the noble metal catalyst and becomes poison for the catalyst. Accordingly, there are few reports of studies of noble metal catalysts such as Pt, Pd and the like for the purpose of desulfurization, compared with the number of reports of a cobalt-molybdenum catalyst. However, a recent report shows that a system in which platinum is applied, for example, to a zeolite, exhibits hydrodesulfurization activity (see NPL 4 below). In addition, although there has been a report of an attempt to control the performance of a platinum catalyst by hydrodesulfurization by adding gold to it, a material containing only gold as a noble metal has never been reported as a desulfurization catalyst.

Среди соединений серы алкантиолы (RSH) являются особенно известными как регулярно адсорбирующиеся на поверхности золота и образующие самособирающийся монослой (SAM). Со временем сообщения Gao et al. в 1995 г. об образовании SAM полиалкилтиофеном (см. NPL 5 ниже), множество исследователей также подтверждают экспериментально, что тиофен образует SAM. Поскольку тиофеновый полимер мог бы использоваться как проводящий полимер для электронных устройств и тому подобное, это становится активной областью исследования. По отношению к простому тиофену или алкилтиофену явление адсорбции на поверхности Au и это применение исследовались, как описано выше. Однако монокристаллы Au используются исключительно для целей использования монослоя в качестве SAM, и они не используются в качестве агентов адсорбционной десульфуризации, поскольку величина адсорбции является малой. Нет никаких сообщений об адсорбции дибензотиофеновых соединений, которые являются важными в качестве объектов для десульфуризации жидкого топлива.Among sulfur compounds, alkanethiols (RSH) are especially known as regularly adsorbing on the surface of gold and forming a self-assembled monolayer (SAM). Over time, reports by Gao et al. in 1995 on the formation of SAM by polyalkylthiophene (see NPL 5 below), many researchers also confirm experimentally that thiophene forms SAM. Since the thiophene polymer could be used as a conductive polymer for electronic devices and the like, this is becoming an active area of research. With respect to simple thiophene or alkylthiophene, the phenomenon of adsorption on the surface of Au and this application have been investigated as described above. However, Au single crystals are used solely for the purpose of using the monolayer as SAM, and they are not used as adsorption desulfurization agents, since the adsorption value is small. There are no reports of adsorption of dibenzothiophene compounds, which are important as objects for desulfurization of liquid fuels.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

Патентная литератураPatent Literature

PTL 1: Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 11-169601.PTL 1: Publication of Unexamined Japanese Patent Application No. 11-169601.

Непатентная литератураNon-Patent Literature

NPL 1: Japan Petroleum Energy Center, Engineering Planning Division, PETROTECH, 11(2005), pp. 835-840.NPL 1: Japan Petroleum Energy Center, Engineering Planning Division, PETROTECH , 11 (2005), pp. 835-840.

NPL 2: Osamu Chiyoda, Shokubai (Catalysts & Catalysis), 47 (2005), p. 568.NPL 2: Osamu Chiyoda, Shokubai (Catalysts & Catalysis), 47 (2005), p. 568.

NPL 3: M. Xue et al., J. Colloid Interf. Sci., 298 (2006), pp. 535-542.NPL 3: M. Xue et al., J. Colloid Interf. Sci., 298 (2006), pp. 535-542.

NPL 4: M. Sugioka et al., J. Jpn. Petrol. Inst., 45 (2002), pp. 342-354.NPL 4: M. Sugioka et al., J. Jpn. Petrol. Inst., 45 (2002), pp. 342-354.

NPL 5: Z. Gao et al., Synthetic Metalls, 75 (1995), pp. 5-10.NPL 5: Z. Gao et al., Synthetic Metalls, 75 (1995), pp. 5-10.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Техническая проблемаTechnical problem

Настоящее изобретение проделано с точки зрения описанных выше обычных технических проблем. Его главной задачей является создание агента для десульфуризации посредством жидкофазной адсорбции, который является эффективным для соединений серы, содержащихся в жидком топливе. Более конкретно, оно предусматривает новый агент десульфуризации, где агент может удалять соединения серы на основе тиофенов, которые сложно удалять в достаточной степени с помощью обычных способов, до такой степени, что концентрация серы ниже, чем 10 млн.д., и агент может затем делаться повторно используемым с помощью простого способа после обработки десульфуризацией.The present invention has been accomplished in terms of the above-described common technical problems. Its main task is to create an agent for desulfurization through liquid phase adsorption, which is effective for sulfur compounds contained in liquid fuel. More specifically, it provides a new desulfurization agent, where the agent can remove thiophene-based sulfur compounds that are difficult to remove sufficiently using conventional methods, to such an extent that the sulfur concentration is lower than 10 ppm, and the agent can then be reused using a simple method after desulfurization treatment.

Решение проблемыSolution

Авторы настоящего изобретения осуществили широкие исследования для достижения описанной выше задачи. В результате они обнаружили, что оксид металла, на который наносятся наночастицы золота, который известен в качестве катализатора для различных химических реакций, действует в качестве адсорбента с хорошей селективностью для органических соединений, содержащих серу в жидком топливе. В частности, они обнаружили, что соединения серы на основе тиофенов, которые сложно удалять с помощью обычных способов до такой степени, когда их концентрация является достаточно низкой, также могут адсорбироваться и удаляться до такой степени, когда их концентрация является достаточно низкой. Кроме того, они обнаружили, что после адсорбционной обработки адсорбированные соединения серы могут эффективно удаляться с помощью простой термической обработки, и таким образом, катализатор может повторно использоваться в качестве адсорбента. Настоящее изобретение осуществляется на основе этих данных.The authors of the present invention have carried out extensive research to achieve the above objectives. As a result, they found that the metal oxide on which gold nanoparticles are deposited, which is known as a catalyst for various chemical reactions, acts as an adsorbent with good selectivity for organic compounds containing sulfur in liquid fuel. In particular, they found that thiophene-based sulfur compounds, which are difficult to remove using conventional methods to the extent that their concentration is sufficiently low, can also be adsorbed and removed to such an extent that their concentration is sufficiently low. In addition, they found that after adsorption treatment, the adsorbed sulfur compounds can be effectively removed by a simple heat treatment, and thus, the catalyst can be reused as an adsorbent. The present invention is based on these data.

Конкретно, настоящее изобретение предусматривает агент десульфуризации для жидкофазной адсорбционной десульфуризации и способ десульфуризации с использованием агента десульфуризации, как описано ниже.Specifically, the present invention provides a desulfurization agent for liquid phase adsorption desulfurization and a desulfurization method using a desulfurization agent as described below.

1. Агент десульфуризации для жидкофазной адсорбционной десульфуризации, содержащий оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота, имеющими средний размер частиц 50 нм или меньше.1. A desulfurization agent for liquid phase adsorption desulfurization containing a metal oxide coated with gold nanoparticles having an average particle size of 50 nm or less.

2. Агент десульфуризации в соответствии с пунктом 1, который имеет удельную площадь поверхности 1 м2/г или более.2. The desulfurization agent in accordance with paragraph 1, which has a specific surface area of 1 m 2 / g or more.

3. Агент десульфуризации жидкофазной адсорбционной десульфуризации, где оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота в соответствии с пунктом 1 фиксируется на элементе носителя.3. The desulfurization agent of liquid-phase adsorption desulfurization, where the metal oxide coated with gold nanoparticles in accordance with paragraph 1 is fixed on the carrier element.

4. Агент десульфуризации в соответствии с пунктом 1, где целью обработки является жидкое топливо, содержащее органическое соединение, содержащее серу.4. The desulfurization agent in accordance with paragraph 1, where the processing objective is a liquid fuel containing an organic compound containing sulfur.

5. Способ десульфуризации, включающий приведение агента десульфуризации в соответствии с пунктом 1 в контакт с жидкостью, содержащей органическое соединение, содержащее серу.5. A method of desulfurization, comprising bringing the desulfurization agent in accordance with paragraph 1 into contact with a liquid containing an organic compound containing sulfur.

6. Способ десульфуризации в соответствии с пунктом 5, где целью обработки является жидкое топливо, содержащее органическое соединение, содержащее серу.6. The desulfurization method in accordance with paragraph 5, where the purpose of the treatment is a liquid fuel containing an organic compound containing sulfur.

7. Способ десульфуризации в соответствии с пунктом 6, где жидкое топливо, служащее в качестве объекта обработки, содержит органическое соединение, содержащее тиофеновое кольцо.7. The desulfurization method in accordance with paragraph 6, where the liquid fuel serving as an object of processing contains an organic compound containing a thiophene ring.

8. Способ десульфуризации в соответствии с пунктом 7, где органическое соединение, содержащее тиофеновое кольцо, представляет собой, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединений дибензотиофена и алкилдибензотиофена.8. The desulfurization process according to paragraph 7, wherein the thiophene ring-containing organic compound is at least one compound selected from the group consisting of dibenzothiophene and alkyldibenzothiophene compounds.

9. Способ регенерирования агента десульфуризации, включающий термическую обработку агента десульфуризации после обработки десульфуризацией, осуществляемой с помощью способа в соответствии с пунктом 5, для удаления органического соединения, содержащего серу, адсорбированного на агенте десульфуризации.9. A method of regenerating a desulfurization agent, comprising heat treating the desulfurization agent after the desulfurization treatment carried out using the method in accordance with paragraph 5, to remove an organic compound containing sulfur adsorbed on the desulfurization agent.

10. Способ десульфуризации, включающий приведение агента десульфуризации, который подвергается обработке регенерацией с помощью способа в соответствии с пунктом 9, в контакт с жидкостью, содержащей органическое соединение, содержащее серу, с помощью способа в соответствии с пунктом 5.10. The method of desulfurization, including bringing the desulfurization agent, which is subjected to a regeneration treatment using the method in accordance with paragraph 9, in contact with a liquid containing an organic compound containing sulfur, using the method in accordance with paragraph 5.

Агент десульфуризации по настоящему изобретению, способ его получения и способ его использования подробно описываются ниже.The desulfurization agent of the present invention, its production method and method of its use are described in detail below.

Агент десульфуризацииDesulfurization agent

Агент десульфуризации по настоящему изобретению имеет структуру, в которой наночастицы золота, имеющие средний размер частиц 50 нм или меньше, наносятся на оксид металла.The desulfurization agent of the present invention has a structure in which gold nanoparticles having an average particle size of 50 nm or less are deposited on a metal oxide.

Оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота, описанный выше, как известно, демонстрирует высокую активность в качестве катализатора для различных химических реакций, включая окислительное удаление монооксида углерода или формальдегида; понижение уровня NOx в выхлопных газах углеводородов; реакцию синтеза метанола посредством гидрирования монооксида углерода или диоксида углерода; реакцию конверсии водяного пара, в которой диоксид углерода и водород генерируются из монооксида углерода и воды; реакцию синтеза пропиленоксида посредством селективного окисления пропилена; и тому подобное. Однако действие селективной адсорбции оксида металла на соединения серы в жидкой фазе является неизвестным.The metal oxide coated with gold nanoparticles described above is known to exhibit high activity as a catalyst for various chemical reactions, including oxidative removal of carbon monoxide or formaldehyde; lower NOx levels in hydrocarbon exhausts; a methanol synthesis reaction by hydrogenation of carbon monoxide or carbon dioxide; a water vapor conversion reaction in which carbon dioxide and hydrogen are generated from carbon monoxide and water; a reaction for the synthesis of propylene oxide by selective oxidation of propylene; etc. However, the effect of selective adsorption of metal oxide on sulfur compounds in the liquid phase is unknown.

В соответствии с настоящим изобретением теперь обнаружено, что материал, имеющий описанную выше структуру, в которой наноразмерные мелкодисперсные частицы золота наносятся на оксид металла, имеет действие селективной адсорбции на различные органические соединения, содержащие серу, в жидкой фазе, и что такой материал является эффективным в качестве агента десульфуризации.According to the present invention, it has now been found that a material having the structure described above in which nanosized fine gold particles are deposited on a metal oxide has the effect of selective adsorption on various organic compounds containing sulfur in the liquid phase, and that such a material is effective in as a desulfurization agent.

Агент десульфуризации по настоящему изобретению предпочтительно имеет структуру, в которой наноразмерные частицы золота однородно нанесены на поверхность носителя на основе оксида металла. Частицы золота, нанесенные на оксид металла, находятся в наноразмерном, то есть в ультрамелкодисперсном состоянии. Соответственно, площадь поверхности золота, необходимая для адсорбции, является очень большой и позволяет демонстрировать превосходные рабочие характеристики адсорбции. Кроме того, активный центр для горения, необходимый для регенерации адсорбента после десульфуризации, как считается, формируется на границе связывания между золотом и оксидом металла, и, таким образом, размер частицы предпочтительно является настолько малым, насколько это возможно для создания настолько большого количества центров связывания, насколько это возможно. Конкретно, средний размер частиц для частиц золота может находиться в пределах от размера атома золота примерно до 50 нм, предпочтительно, примерно от 1 до 10 нм. Заметим, что в настоящем описании средний размер частиц для частиц золота представляет собой среднее для значений, измеренных с помощью способа с использованием трансмиссионного электронного микроскопа, или представляет собой размер кристаллитов золота, вычисленный с помощью уравнения Шеррера по данным измерений рентгеноструктурного анализа. Эти значения, как подтверждено, являются по существу одинаковыми в случае катализатора на основе наночастиц золота.The desulfurization agent of the present invention preferably has a structure in which nanosized gold particles are uniformly deposited on the surface of a metal oxide-based support. Gold particles deposited on a metal oxide are in nanoscale, that is, in ultrafine state. Accordingly, the surface area of gold required for adsorption is very large and allows to demonstrate excellent adsorption performance. In addition, the active combustion center necessary for regeneration of the adsorbent after desulfurization is believed to be formed at the binding boundary between gold and metal oxide, and thus the particle size is preferably as small as possible to create as many binding sites , as much as possible. Specifically, the average particle size for gold particles can range from a size of a gold atom to about 50 nm, preferably about 1 to 10 nm. Note that in the present description, the average particle size for gold particles is the average of the values measured using the method using a transmission electron microscope, or is the size of the gold crystallites calculated using the Scherrer equation from the data of x-ray diffraction analysis. These values, as confirmed, are essentially the same in the case of a catalyst based on gold nanoparticles.

Оксиды, которые содержат следующие элементарные металлы, могут использоваться, например, в качестве оксида металла с нанесенными на него частицами золота: бериллий, магний, алюминий, кремний, кальций, скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, стронций, иттрий, цирконий, кадмий, индий, олово, барий, лантаноидные элементы и тому подобное. Эти оксиды металлов могут представлять собой оксиды одного металла, в которых содержится только один из указанных выше элементарных металлов; или смешанные оксиды, в которых содержатся два или более из указанных выше элементарных металлов. Среди этих оксидов металлов оксид металла, содержащий один или несколько элементарных металлов, выбранных из титана, марганца, железа, кобальта, никеля, цинка, циркония, лантана, церия и тому подобного, является особенно предпочтительным. Описанные выше оксиды одного металла и смешанные оксиды могут также смешиваться для использования при необходимости. Заметим, что, когда используется любой элемент из бериллия, магния, кальция, стронция и бария, которые представляют собой элементы Группы 2 периодической системы, агент десульфуризации может также содержать гидроксид, основной карбонат и тому подобное, в дополнение к соответствующему оксиду, в зависимости от способа получения. В настоящем изобретении "оксид", на который нанесено золото в форме наночастиц, может включать их гидроксид, основной карбонат и тому подобное.The oxides that contain the following elemental metals can be used, for example, as metal oxide coated with gold particles: beryllium, magnesium, aluminum, silicon, calcium, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, strontium, yttrium, zirconium, cadmium, indium, tin, barium, lanthanoid elements and the like. These metal oxides may be single metal oxides in which only one of the above elemental metals is contained; or mixed oxides in which two or more of the above elemental metals are contained. Among these metal oxides, a metal oxide containing one or more elemental metals selected from titanium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, zirconium, lanthanum, cerium and the like is particularly preferred. The single metal oxides and mixed oxides described above can also be mixed for use if necessary. Note that when any element of beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium, which are elements of Group 2 of the periodic system, is used, the desulfurization agent may also contain hydroxide, basic carbonate and the like, in addition to the corresponding oxide, depending on production method. In the present invention, an “oxide” on which gold is deposited in the form of nanoparticles may include hydroxide, basic carbonate and the like.

В агенте десульфуризации по настоящему изобретению, содержащем оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота, содержание золота в нем не является как-либо ограниченным постольку поскольку агент десульфуризации может быть приготовлен таким образом, что золото может поддерживаться в состоянии наночастиц. Например, посредством соответствующего выбора оксида металла, используемого в качестве носителя, и способа получения, можно получить агент десульфуризации, имеющий содержание золота примерно от 0,1 до 60% мас., по отношению к общей массе наночастиц золота и оксида металла.In the desulfurization agent of the present invention containing a metal oxide coated with gold nanoparticles, the gold content therein is not in any way limited as long as the desulfurization agent can be prepared so that the gold can be maintained in the state of the nanoparticles. For example, by appropriately selecting the metal oxide used as the carrier and the preparation method, a desulfurization agent having a gold content of about 0.1 to 60% by weight, based on the total weight of the gold nanoparticles and the metal oxide, can be obtained.

Форма агента десульфуризации по настоящему изобретению, то есть оксида металла, с нанесенными на него наночастицами золота, может выбираться соответствующим образом в соответствии с целью его использования. Например, он может использоваться в форме порошка. Он может также использоваться посредством формирования его в гранулированной форме, в форме таблеток и тому подобном. Кроме того, он может использоваться в форме продукта на подложке посредством фиксирования оксида металла, с нанесенными на него наночастицами золота, на элементе носителя. Форма элемента носителя не является как-либо ограниченной постольку поскольку оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота, на его поверхности, может фиксироваться на элементе носителя. Элемент носителя может находиться в любой форме, такой как плоская форма, параллелепипед, волокно, сетка, сфера, соты и тому подобное. Например, когда элемент носителя используют в форме сот, агент десульфуризации, приготовленный в форме порошка, может приклеиваться к поверхности структуры сот для использования, или оксид может фиксироваться на поверхности структуры сот заранее, и наночастицы золота могут непосредственно наноситься на эту поверхность с использованием описанного ниже способа отложения-осаждения или чего-либо подобного. Материал элемента носителя также не является как-либо ограниченным постольку, поскольку он является стабильным при условиях, при которых наносятся наночастицы золота, и при условиях десульфуризации. Например, может использоваться различная керамика.The form of the desulfurization agent of the present invention, that is, a metal oxide coated with gold nanoparticles, can be selected appropriately in accordance with the purpose of its use. For example, it can be used in powder form. It can also be used by forming it in granular form, in the form of tablets and the like. In addition, it can be used in the form of a product on a substrate by fixing metal oxide, with gold nanoparticles deposited on it, on a carrier element. The shape of the carrier element is not in any way limited insofar as the metal oxide coated with gold nanoparticles on its surface can be fixed on the carrier element. The carrier element may be in any shape, such as a planar shape, parallelepiped, fiber, mesh, sphere, honeycomb and the like. For example, when a carrier element is used in the form of honeycombs, a desulphurization agent prepared in the form of a powder can adhere to the surface of the honeycomb structure for use, or the oxide can be fixed on the surface of the honeycomb structure in advance, and gold nanoparticles can be directly applied to this surface using the following a deposition method, precipitation, or the like. The material of the support element is also not in any way limited insofar as it is stable under the conditions under which gold nanoparticles are deposited and under desulfurization conditions. For example, various ceramics may be used.

Удельная площадь поверхности оксида металла в состоянии, в котором на него наносятся наночастицы золота, предпочтительно составляет примерно от 1 до 2000 м2/г, более предпочтительно примерно от 5 до 1000 м2/г, как величина, измеренная с помощью способа БЭТ. Для получения такого оксида, с нанесенными наночастицами золота, может использоваться оксид металла, имеющий достаточную удельную площадь поверхности, в описанных выше пределах, например, для нанесения на него наночастиц золота.The specific surface area of the metal oxide in the state in which the gold nanoparticles are deposited on it is preferably from about 1 to 2000 m 2 / g, more preferably from about 5 to 1000 m 2 / g, as measured by the BET method. To obtain such an oxide coated with gold nanoparticles, a metal oxide having a sufficient specific surface area can be used in the range described above, for example, to deposit gold nanoparticles on it.

Способ изготовления агента десульфуризацииA method of manufacturing a desulfurization agent

Способ нанесения золота в виде наноразмерных частиц на оксид металла не является как-либо ограниченным. Например, могут использоваться следующие известные способы получения.The method of applying gold in the form of nanoscale particles to a metal oxide is not in any way limited. For example, the following known production methods may be used.

(a) Способ совместного осаждения (публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 60-238148, и тому подобное).(a) Co-precipitation method (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 60-238148, and the like).

(b) Способ отложения-осаждения (публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 3-97623, и тому подобное).(b) The method of deposition, deposition (publication of the unexamined patent application of Japan No. 3-97623, and the like).

(c) Способ коллоидного смешивания (Tsubota S. et al., Catal. Lett., 56 (1998), p. 131).(c) Colloidal Mixing Method (Tsubota S. et al., Catal. Lett., 56 (1998), p. 131).

(d) Газофазная прививка (публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 9-122478).(d) Gas phase inoculation (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-122478).

(e) Жидкофазная прививка (Okumura M. et al., Chem. Lett., (2000), p. 396).(e) Liquid Phase Inoculation (Okumura M. et al., Chem. Lett., (2000), p. 396).

В описанных выше способах, водорастворимые соединения золота (например, золотохлористоводородная кислота), соединения, которые испаряются при нагреве, такие как комплекс ацетилацетоната золота, и тому подобное, могут использоваться в качестве предшественника золота для осаждения мелкодисперсных частиц золота в соответствии с используемым способом.In the methods described above, water-soluble gold compounds (e.g., hydrochloric acid), compounds that evaporate when heated, such as a complex of gold acetylacetonate, and the like, can be used as a gold precursor to precipitate fine particles of gold in accordance with the method used.

Например, нитратные соли, сульфаты, ацетаты, хлориды и тому подобное различных металлов могут использоваться в качестве исходных материалов для оксида металла в соответствии с используемым способом нанесения. Конкретно, могут использоваться нитратные соли, такие как нитрат церия, нитрат циркония, и тому подобное; сульфаты, такие как сульфат титана, и тому подобное; и хлориды, такие как хлорид церия, трихлорид титана, тетрахлорид титана, и тому подобное.For example, nitrate salts, sulfates, acetates, chlorides and the like of various metals can be used as starting materials for metal oxide in accordance with the deposition method used. Specifically, nitrate salts such as cerium nitrate, zirconium nitrate, and the like can be used; sulfates such as titanium sulfate and the like; and chlorides such as cerium chloride, titanium trichloride, titanium tetrachloride, and the like.

В способе совместного осаждения (a), сначала, предшественник оксида и предшественник золота одновременно осаждают в щелочных условиях. Затем, полученный таким образом осадок смеси гидроксида золота и гидроксида предшественника оксида фильтруют, промывают водой, сушат и подвергают термической обработке, как описано ниже, получая при этом оксид с нанесенными на него наночастицами золота.In the co-precipitation method (a), first, the oxide precursor and the gold precursor are simultaneously precipitated under alkaline conditions. Then, the thus obtained precipitate of a mixture of gold hydroxide and hydroxide of the oxide precursor is filtered, washed with water, dried and subjected to heat treatment, as described below, to obtain an oxide coated with gold nanoparticles.

В способах получения (b)-(e), предшественник оксида должен формироваться в виде оксида или гидроксида до нанесения золота. С самого начала может использоваться коммерчески доступный оксид или гидроксид. Его форма не является как-либо ограниченной. Может использоваться продукт в форме порошка, сфер, гранул или сот. Оксид необязательно может представлять собой оксид, имеющий однородный состав, и может также использоваться продукт, например, в котором оксид титана покрывает поверхность керамической сотовой структуры. Предшественник золота наносят с помощью способов (b)-(e) на поверхность оксида или гидроксида, как описано выше, с последующим фильтрованием, промывкой водой и сушкой, если это необходимо. Затем, продукт подвергают термической обработке, получая при этом оксид с нанесенными на него наночастицами золота.In the methods for producing (b) to (e), the oxide precursor must be formed as an oxide or hydroxide prior to the deposition of gold. Commercially available oxide or hydroxide may be used from the outset. Its form is not in any way limited. A product in the form of powder, spheres, granules or honeycombs may be used. The oxide may optionally be an oxide having a uniform composition, and a product can also be used, for example, in which titanium oxide covers the surface of a ceramic honeycomb structure. The gold precursor is applied using methods (b) to (e) on the surface of an oxide or hydroxide as described above, followed by filtration, washing with water and drying, if necessary. Then, the product is subjected to heat treatment, thereby obtaining an oxide with gold nanoparticles deposited on it.

В случае способа совместного осаждения и способа отложения-осаждения, среди описанных выше способов получения, добавление цитрата магния в течение получения является эффективным при уменьшении размера частиц золота, как описано, например, в публикациях нерассмотренных заявок на патент Японии №№ 5-325 и 6-29137. Этот способ используется особенно эффективно, когда наносится большое количество золота.In the case of the co-precipitation method and the deposition-precipitation method, among the production methods described above, the addition of magnesium citrate during production is effective in reducing the particle size of gold, as described, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publications Nos. 5-325 and 6 -29137. This method is used especially effectively when a large amount of gold is applied.

В описанных выше известных способах получения, для конечного преобразования золота в металлическое состояние, термическая обработка может осуществляться в различных атмосферах, например в атмосфере, содержащей кислород, в атмосфере восстанавливающего газа, в атмосфере инертного газа и тому подобное. В качестве атмосферы, содержащей кислород, может использоваться атмосфера воздуха или атмосфера смешанного газа, в которой кислород разбавляется азотом, гелием, аргоном или чем-либо подобным. В качестве восстанавливающего газа может использоваться, например, примерно 1-10% объемных газообразного водорода, газообразного монооксида углерода, и тому подобное, разбавленного газообразным азотом, и тому подобное. В качестве инертного газа может использоваться, например, азот, гелий, аргон, и тому подобное.In the known production methods described above, for the final conversion of gold to a metallic state, the heat treatment can be carried out in various atmospheres, for example, in an atmosphere containing oxygen, in an atmosphere of a reducing gas, in an atmosphere of an inert gas and the like. As an atmosphere containing oxygen, an air atmosphere or a mixed gas atmosphere in which oxygen is diluted with nitrogen, helium, argon, or the like can be used. As the reducing gas, for example, about 1-10% by volume of gaseous hydrogen, gaseous carbon monoxide, and the like diluted with gaseous nitrogen and the like can be used. As an inert gas, for example, nitrogen, helium, argon, and the like can be used.

Температура термической обработки может соответствующим образом выбираться из диапазона известных условий для получения металлического золота и обычно, предпочтительно, находится в пределах примерно от комнатной температуры примерно до 600°C. Диапазон примерно от 200°C до 400°C является более предпочтительным для получения стабильных и мелкодисперсных частиц золота. Время термической обработки может составлять, например, примерно от 1 до 12 часов.The temperature of the heat treatment can be appropriately selected from the range of known conditions for producing metallic gold and usually, preferably, is in the range of from about room temperature to about 600 ° C. A range of from about 200 ° C to 400 ° C is more preferable to obtain stable and finely divided particles of gold. The heat treatment time may be, for example, from about 1 to 12 hours.

Объект обработки десульфуризацииDesulfurization Treatment Facility

Агент десульфуризации по настоящему изобретению может применяться в способе адсорбирования и удаления различных органических соединений, содержащих серу в жидкой фазе. Примеры таких органических соединений, содержащих серу, включают тиол (R-SH), сульфид (R-S-R), дисульфид (R-S-S-R), тетрагидротиофен, соединения на основе тиофена и тому подобное. Термин "соединения на основе тиофена", используемый в настоящем документе, относится к группе соединений, имеющих тиофеновое кольцо. Примеры их включают тиофен, алкилтиофен, бензотиофен, алкилбензотиофен, дибензотиофен, алкилдибензотиофен, диалкилдибензотиофен и тому подобное.The desulfurization agent of the present invention can be used in a method for adsorbing and removing various organic compounds containing sulfur in a liquid phase. Examples of such sulfur-containing organic compounds include thiol (R-SH), sulfide (R-S-R), disulfide (R-S-S-R), tetrahydrothiophene, thiophene-based compounds and the like. The term “thiophene-based compounds” as used herein refers to a group of compounds having a thiophene ring. Examples thereof include thiophene, alkylthiophene, benzothiophene, alkylbenzothiophene, dibenzothiophene, alkyldibenzothiophene, dialkyldibenzothiophene and the like.

Агент десульфуризации по настоящему изобретению эффективно используется для адсорбционной десульфуризации органического соединения, содержащего серу, в частности соединения на основе тиофена, остающегося в жидком топливе. Соединение на основе тиофена, такое как 4,6-диметилбензотиофен, у которого концентрация серы не может быть уменьшена ниже 10 млн.д. с помощью обычного способа, может адсорбироваться и удаляться до такой степени, когда концентрация серы станет ниже чем 10 млн.д., с использованием агента десульфуризации по настоящему изобретению.The desulfurization agent of the present invention is effectively used for adsorption desulfurization of an organic compound containing sulfur, in particular a compound based on thiophene remaining in liquid fuel. A thiophene-based compound, such as 4,6-dimethylbenzothiophene, in which the sulfur concentration cannot be reduced below 10 ppm. using a conventional method, it can be adsorbed and removed to such an extent that the sulfur concentration becomes lower than 10 ppm using the desulfurization agent of the present invention.

Тип жидкого топлива, которое должно обрабатываться, не является как-либо ограниченным и может представлять собой любое топливо из бензина, керосина, осветительного масла, легкого газойля, тяжелой нефти и тому подобное. Концентрация серы, содержащейся в жидком топливе до обработки, также не является как-либо ограниченной; однако, с точки зрения того факта, что будет необходимо большое количество агента десульфуризации, когда непосредственно обрабатывается жидкое топливо, имеющее высокую концентрацию серы, концентрация серы предпочтительно заранее понижается до 50 млн.д. или меньше, более предпочтительно до 10 млн.д. или меньше, с помощью такого способа, как гидродесульфуризация и тому подобное.The type of liquid fuel to be processed is not limited in any way and can be any fuel of gasoline, kerosene, lighting oil, light gas oil, heavy oil and the like. The concentration of sulfur contained in the liquid fuel prior to processing is also not in any way limited; however, from the point of view of the fact that a large amount of a desulfurization agent will be required when liquid fuel having a high sulfur concentration is directly processed, the sulfur concentration is preferably lowered to 50 ppm in advance. or less, more preferably up to 10 ppm. or less, using a method such as hydrodesulfurization and the like.

Способ десульфуризацииDesulfurization Method

С помощью способа десульфуризации, который использует агент десульфуризации по настоящему изобретению, десульфуризация может осуществляться посредством приведения жидкости, которая должна быть десульфуризована, например жидкого топлива, в контакт с агентом десульфуризации и тем самым адсорбирования органического соединения, содержащего серу в жидкости. Имеются два распространенных способа: загрузочная технология и проточная технология.Using the desulfurization method that uses the desulfurization agent of the present invention, desulfurization can be carried out by bringing the liquid to be desulfurized, for example liquid fuel, into contact with the desulfurization agent and thereby adsorb the organic compound containing sulfur in the liquid. There are two common methods: boot technology and flow technology.

С помощью загрузочной технологии может использоваться, например, способ добавления агента десульфуризации в контейнер, содержащий жидкое топливо, и перемешивание смеси. Хотя адекватное количество агента десульфуризации, которое должно использоваться, изменяется в зависимости от типа агента десульфуризации, агент десульфуризации, например, предпочтительно используется в пределах от 1 до 500 г на литр жидкого топлива, а более предпочтительно, используется в пределах от 10 до 100 г на литр жидкого топлива. Температура обработки не является как-либо ограниченной постольку, поскольку она поддерживается в таких пределах, где топливо, которое должно обрабатываться, может поддерживать свое жидкое состояние. Например, обработка может осуществляться при комнатной температуре. Давление также не является как-либо ограниченным. Хотя обработка может осуществляться при повышенном давлении, обычно она может осуществляться при атмосферном давлении.Using loading technology, for example, a method of adding a desulfurization agent to a container containing liquid fuel and mixing the mixture can be used. Although the adequate amount of desulfurization agent to be used varies depending on the type of desulfurization agent, the desulfurization agent, for example, is preferably used in the range of 1 to 500 g per liter of liquid fuel, and more preferably, used in the range of 10 to 100 g per liter of liquid fuel. The processing temperature is not in any way limited insofar as it is maintained within such limits where the fuel to be processed can maintain its liquid state. For example, processing may be carried out at room temperature. Pressure is also not limited in any way. Although the treatment can be carried out at elevated pressure, it can usually be carried out at atmospheric pressure.

По прохождении определенного периода времени после добавления агента десульфуризации, жидкость и агент десульфуризации разделяются, и при этом могут быть получены агент десульфуризации и жидкость, имеющая пониженное количество органических соединений, содержащих серу. Хотя время обработки нельзя определить в общем виде, поскольку оно изменяется в зависимости от концентраций соединений серы и количества используемого агента десульфуризации, обработка может осуществляться, например, в пределах примерно от 1 часа до нескольких дней, пока не будет получен желаемый эффект десульфуризации.After a certain period of time has elapsed after the addition of the desulfurization agent, the liquid and the desulfurization agent are separated, and a desulfurization agent and a liquid having a reduced amount of organic compounds containing sulfur can be obtained. Although the processing time cannot be determined in general terms, since it varies depending on the concentrations of sulfur compounds and the amount of desulfurization agent used, the treatment can be carried out, for example, in the range of about 1 hour to several days, until the desired desulfurization effect is obtained.

Отделенный агент десульфуризации может регенерироваться, например, с помощью описанного ниже способа, в котором агент десульфуризации сушат, а затем нагревают на воздухе, и использоваться повторно.The separated desulfurization agent can be regenerated, for example, using the method described below, in which the desulfurization agent is dried and then heated in air, and reused.

В случае проточной технологи жидкость, которая должна обрабатываться, может проходить при постоянной скорости потока через трубчатый контейнер, в котором агент десульфуризации размещают в форме слоя. Объемная часовая скорость жидкой фазы (LHSV) в этом случае может устанавливаться, например, в пределах примерно от 0,01 до 100 час-1, предпочтительно примерно от 0,01 до 1 час-1. Условия, такие как температура, давление и тому подобное, для десульфуризации не являются как-либо ограниченными, постольку, поскольку они находятся в пределах, где топливо представляет собой жидкость, как и в случае загрузочной технологии. Когда нет внешнего источника тепла, обработка может осуществляться при комнатной температуре. Когда жидкое топливо подается в предварительно нагретом состоянии, адсорбционная десульфуризация может осуществляться при температуре предварительного нагрева.In the case of flow-through technology, the liquid to be processed can pass at a constant flow rate through a tubular container in which the desulfurization agent is placed in the form of a layer. The volumetric hourly rate of the liquid phase (LHSV) in this case can be set, for example, in the range of about 0.01 to 100 hour -1 , preferably about 0.01 to 1 hour -1 . Conditions, such as temperature, pressure, and the like, for desulfurization are not in any way limited, insofar as they are within the limits where the fuel is a liquid, as is the case with loading technology. When there is no external heat source, processing can be carried out at room temperature. When liquid fuel is supplied in a preheated state, adsorption desulfurization can be carried out at a preheating temperature.

Способ регенерацииRegeneration Method

После того как жидкость десульфуризуют путем адсорбирования органического соединения, содержащего серу, в жидкости в соответствии с рассмотренным выше способом агент десульфуризации подвергают термической обработке, удаляя тем самым органическое соединение, содержащее серу, адсорбированное на агенте десульфуризации, и делая возможными регенерацию и повторное использование агента десульфуризации. Заметим, что по отношению к термической обработке агента десульфуризации, агент десульфуризации предпочтительно нагревают после промывки растворителем или чем-то подобным и сушат, если это необходимо.After the liquid is desulfurized by adsorption of an organic sulfur-containing compound in a liquid according to the method described above, the desulfurization agent is heat treated, thereby removing the organic sulfur-containing compound adsorbed on the desulfurization agent, and allowing the regeneration and reuse of the desulfurization agent . Note that with respect to the heat treatment of the desulfurization agent, the desulfurization agent is preferably heated after washing with a solvent or the like, and dried, if necessary.

Термическая обработка может осуществляться в различных атмосферах, таких как инертный газ, разбавленный кислород, воздух, водяной пар, разбавленный водород и тому подобное.Heat treatment can be carried out in various atmospheres, such as inert gas, diluted oxygen, air, water vapor, diluted hydrogen, and the like.

Оксид металла с нанесенными на него наночастицамии золота, который составляет агент десульфуризации по настоящему изобретению, как известно, имеет каталитическую активность для любой из следующих реакций: реакция между O2 и углеводородом, таким как метан, пропан и тому подобное (реакция горения); реакция между H2O и соединением углерода, таким как CO и тому подобное (реакция конверсии); и реакция между H2 и соединением углерода, таким как CO, CO2, альдегид и тому подобное (реакция гидрирования). Соответственно, осуществление термической обработки в атмосфере, содержащей любой газ из O2, H2O, и H2, позволяет эффективное удаление адсорбированного органического соединения, содержащего серу, посредством использования реакции, такой как каталитическая реакция, между этими молекулами и органическим соединением, содержащим серу, которое адсорбируется на поверхности агента десульфуризации, или реакции горения органического соединения, содержащего серу.The metal oxide coated with gold nanoparticles, which constitutes the desulfurization agent of the present invention, is known to have catalytic activity for any of the following reactions: the reaction between O 2 and a hydrocarbon such as methane, propane and the like (combustion reaction); a reaction between H 2 O and a carbon compound such as CO and the like (conversion reaction); and a reaction between H 2 and a carbon compound such as CO, CO 2 , aldehyde and the like (hydrogenation reaction). Accordingly, performing heat treatment in an atmosphere containing any gas of O 2 , H 2 O, and H 2 allows efficient removal of the adsorbed organic compound containing sulfur by using a reaction such as a catalytic reaction between these molecules and an organic compound containing sulfur, which is adsorbed on the surface of a desulfurization agent, or a combustion reaction of an organic compound containing sulfur.

Диапазон концентраций O2, H2O, H2 и тому подобного в атмосфере не является как-либо ограниченным; однако, в особенности, когда содержится H2, концентрация должна регулироваться так, чтобы не образовывалась взрывчатая композиция. По отношению к условиям давления может использоваться обычное давление в случае реакции горения. Однако, в случае реакции гидрирования или чего-либо подобного, приложение давления 10 МПа или меньше может благоприятно ускорить реакцию. Температура нагрева может выбираться из диапазона примерно от 50°C до 500°C, предпочтительно примерно от 100°C до 400°C, более предпочтительно примерно от 150°C до 400°C. Когда температура нагрева является слишком высокой, наночастицы золота легко агрегируют, вызывая неблагоприятное ухудшение рабочих характеристик адсорбции после регенерации.The concentration range of O 2 , H 2 O, H 2 and the like in the atmosphere is not limited in any way; however, especially when H 2 is contained, the concentration must be controlled so that no explosive composition forms. Relative to pressure conditions, normal pressure can be used in the event of a combustion reaction. However, in the case of a hydrogenation reaction or the like, applying a pressure of 10 MPa or less can favorably accelerate the reaction. The heating temperature may be selected from a range of from about 50 ° C to 500 ° C, preferably from about 100 ° C to 400 ° C, more preferably from about 150 ° C to 400 ° C. When the heating temperature is too high, gold nanoparticles easily aggregate, causing an unfavorable degradation of adsorption performance after regeneration.

[Преимущественные эффекты изобретения][Advantageous Effects of the Invention]

Агент десульфуризации по настоящему изобретению имеет действие селективной адсорбции на органические соединения, содержащие серу, в жидкой фазе. В частности, концентрация соединения серы в жидком топливе может понижаться до уровня, который не может быть достигнут с помощью обычных технологий.The desulfurization agent of the present invention has a selective adsorption effect on organic compounds containing sulfur in the liquid phase. In particular, the concentration of sulfur compounds in liquid fuels may drop to levels that cannot be achieved using conventional technologies.

Агент десульфуризации по настоящему изобретению может использоваться при различных применениях посредством использования превосходных рабочих характеристик для адсорбционного удаления органического соединения, содержащего серу, как описано выше. Например, после понижения концентрации органического соединения, содержащего серу, посредством использования обычного способа гидродесульфуризации, органическое соединение, содержащее серу, адсорбируется и удаляется с использованием адсорбционной колонны, заполненной агентом десульфуризации по настоящему изобретению. Таким путем, концентрация серы в жидком топливе может понижаться до 10 млн.д. или меньше. Кроме того, концентрация серы может также понижаться до 0,1 млн.д. или меньше, то есть до концентрации, желаемой для топлива для топливного элемента.The desulfurization agent of the present invention can be used in various applications by using superior performance for adsorption removal of an organic sulfur-containing compound as described above. For example, after lowering the concentration of the sulfur-containing organic compound by using the conventional hydrodesulfurization method, the sulfur-containing organic compound is adsorbed and removed using an adsorption column filled with the desulfurization agent of the present invention. In this way, the sulfur concentration in the liquid fuel can drop to 10 ppm. or less. In addition, the sulfur concentration may also decrease to 0.1 ppm. or less, that is, to the concentration desired for the fuel for the fuel cell.

Кроме того, в качестве примера того, как использовать настоящее изобретение, таким же способом, как описано в описанном выше NPL 1, колонна, заполненная агентом десульфуризации по настоящему изобретению, может устанавливаться между топливным танком и бензиновым насосом на заправочной станции, с тем чтобы осуществлять десульфуризацию, в то же время подавая топливо в транспортное средство.In addition, as an example of how to use the present invention, in the same manner as described in NPL 1 described above, a column filled with the desulfurization agent of the present invention may be installed between the fuel tank and the gas pump at a gas station in order to desulfurization, while at the same time supplying fuel to the vehicle.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[Фиг.1] Фиг.1 представляет собой график, показывающий временной ход изменения концентрации дибензотиофена в растворе в Примере исследования 1.[Fig. 1] Fig. 1 is a graph showing the time course of a change in the concentration of dibenzothiophene in solution in Study Example 1.

[Фиг.2] Фиг.2 представляет собой график, показывающий концентрацию серы (преобразованную из аналитического значения концентрации дибензотиофена), которая остается в растворе после достижения адсорбционного равновесия, и количество дибензотиофена, адсорбируемого на агенте десульфуризации, когда количество агента, используемого для десульфуризации, изменяется, в Примере исследования 2.[Figure 2] Figure 2 is a graph showing the concentration of sulfur (converted from the analytical value of the concentration of dibenzothiophene) that remains in the solution after reaching adsorption equilibrium, and the amount of dibenzothiophene adsorbed on the desulfurization agent when the amount of agent used for desulfurization, varies in Study Example 2.

[Фиг.3] Фиг.3 представляет собой диаграмму, показывающую величину насыщения адсорбции дибензотиофена (DBT), 4,6-диметилдибензотиофена (DMDBT) и нафталина (NA), полученную посредством первой операции адсорбции (перед регенерацией) и второй операции адсорбции (после регенерации) с использованием каждого образца в Примере исследования 3.[Fig. 3] Fig. 3 is a graph showing the adsorption saturation value of dibenzothiophene (DBT), 4,6-dimethyldibenzothiophene (DMDBT) and naphthalene (NA) obtained by the first adsorption step (before regeneration) and the second adsorption step (after regeneration) using each sample in Study Example 3.

[Фиг.4] Фиг.4 представляет собой диаграмму, показывающую величину насыщения адсорбции дибензотиофена (DBT), полученную с помощью каждой операции адсорбции, когда адсорбция и регенерация чередуются, в Примере исследования 4.[Fig. 4] Fig. 4 is a diagram showing a saturation amount of dibenzothiophene adsorption (DBT) obtained by each adsorption operation when adsorption and regeneration are alternated in Example 4.

[Фиг.5] Фиг.5 представляет собой график, показывающий соотношение между температурой нагрева во время обработки регенерации и величиной насыщения адсорбции дибензотиофена (DBT) на образце после регенерации, в Примере исследования 5.[Fig. 5] Fig. 5 is a graph showing a relationship between a heating temperature during a regeneration treatment and a saturation amount of dibenzothiophene (DBT) adsorption on a sample after regeneration, in Test Example 5.

[Фиг.6] Фиг.6 представляет собой график, изображающий количество CO2, образующегося во время увеличения температуры, как функцию температуры, когда обработку термической регенерации осуществляют при 350°C, в Примере исследования 5.[Fig. 6] Fig. 6 is a graph depicting the amount of CO 2 generated during an increase in temperature as a function of temperature when the thermal regeneration treatment is carried out at 350 ° C., in Test Example 5.

[Фиг.7] Фиг.7 представляет собой диаграмму, показывающую величину насыщенной адсорбции 4,6-диметилдибензотиофена (DMDBT) в каждом образце из исследуемого раствора E, по сравнению с величиной адсорбции DBT, DMDBT и NA из исследуемых растворов A и C.[Fig. 7] Fig. 7 is a graph showing the saturated adsorption amount of 4,6-dimethyldibenzothiophene (DMDBT) in each sample from test solution E, compared with the adsorption value of DBT, DMDBT and NA from test solutions A and C.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Настоящее изобретение описывается более подробно со ссылкой на примеры ниже.The present invention is described in more detail with reference to examples below.

Пример 1Example 1

(1) Получение агента десульфуризации (1) Obtaining a desulfurization agent

Агент десульфуризации 1: золото/оксид церия (Au/CeODesulfurization Agent 1: Gold / Ceria (Au / CeO 22 ))

Водный раствор (1000 мл) золотохлористоводородной кислоты [HAuCl4·4H2O] (5 ммоль/л) нагревают до 70°C и добавляют к нему по каплям KOH для доведения pH до 7. Порошок оксида церия (7,7 г) добавляют к нему, а затем добавляют к нему раствор (370 мл) цитрата магния (10 ммоль/л). Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют, промывают водой и сушат, и полученный таким образом порошок кальцинируют в течение 4 часов на воздухе при 400°C, получая тем самым агент десульфуризации 1 (Au/CeO2), имеющий структуру, в которой наночастицы золота, имеющие средний размер частиц 5,5 нм, нанесены на поверхность оксида церия (количество нанесенного Au: 11,3% мас.). Заметим, что средний размер частиц для наночастиц золота в Примерах представляет собой размер кристаллитов золота, вычисленный с помощью уравнения Шеррера из данных измерения дифракции рентгеновского излучения на порошках.An aqueous solution (1000 ml) of hydrochloric acid [HAuCl 4 · 4H 2 O] (5 mmol / L) was heated to 70 ° C and KOH was added dropwise thereto to adjust the pH to 7. Cerium oxide powder (7.7 g) was added to it, and then a solution (370 ml) of magnesium citrate (10 mmol / l) is added to it. The mixture was stirred for 1 hour, filtered, washed with water and dried, and the powder thus obtained was calcined for 4 hours in air at 400 ° C, thereby obtaining a desulfurization agent 1 (Au / CeO 2 ) having a structure in which nanoparticles gold having an average particle size of 5.5 nm, deposited on the surface of cerium oxide (the amount of deposited Au: 11.3% wt.). Note that the average particle size for the gold nanoparticles in the Examples is the size of gold crystallites calculated using the Scherrer equation from the data of the measurement of x-ray diffraction by powders.

Агент десульфуризации 2: золото/оксид церия (Au/CeODesulfurization Agent 2: Gold / Ceria (Au / CeO 22 ))

Агент десульфуризации 2 (Au/CeO2), имеющий структуру, в которой наночастицы золота, имеющие средний размер частиц 4,9 нм, нанесены на поверхность оксида церия (количество нанесенного Au: 1,0% мас.), приготавливают с помощью такого же способа получения, как и для агента десульфуризации 1, за исключением того, что уменьшают используемое количество золотохлористоводородной кислоты и не добавляют цитрата магния.A desulfurization agent 2 (Au / CeO 2 ) having a structure in which gold nanoparticles having an average particle size of 4.9 nm are deposited on the surface of cerium oxide (amount of deposited Au: 1.0% by weight) is prepared using the same the production method, as for the desulfurization agent 1, except that the used amount of hydrochloric acid is reduced and magnesium citrate is not added.

Агент десульфуризации 3: золото/оксид цинка (Au/ZnO)Desulfurization Agent 3: Gold / Zinc Oxide (Au / ZnO)

Водный раствор, в котором карбонат натрия Na2CO3 (8 г) растворен в воде (200 мл), нагревают до 70°C. Водный раствор, в котором нитрат цинка (14,2 г) и золотохлористоводородную кислоту (1,1 г) растворяют в воде (200 мл), добавляют к нему при 70°C, и образуется осадок. После перемешивания в течение 1 часа осуществляют фильтрование, промывку водой и сушку. Полученный таким образом порошок кальцинируют в течение 4 часов на воздухе при 400°C, получая тем самым агент десульфуризации 3 (Au/ZnO), имеющий структуру, в которой наночастицы золота, имеющие средний размер частиц 5,8 нм, нанесены на поверхность оксида цинка (количество нанесенного Au: 10,0% мас.).An aqueous solution in which sodium carbonate Na 2 CO 3 (8 g) is dissolved in water (200 ml) is heated to 70 ° C. An aqueous solution in which zinc nitrate (14.2 g) and hydrochloric acid (1.1 g) are dissolved in water (200 ml) is added to it at 70 ° C and a precipitate forms. After stirring for 1 hour, filtering, washing with water and drying are carried out. The powder thus obtained was calcined for 4 hours in air at 400 ° C., thereby obtaining a desulfurization agent 3 (Au / ZnO) having a structure in which gold nanoparticles having an average particle size of 5.8 nm were deposited on a surface of zinc oxide (Amount of Au applied: 10.0% by weight).

Агент десульфуризации 4: золото/оксид титана (Au/TiODesulfurization Agent 4: Gold / Titanium Oxide (Au / TiO 22 ))

Водный раствор (1000 мл) золотохлористоводородной кислоты (5 ммоль/л) нагревают до 70°C и добавляют к нему по каплям KOH для доведения pH до 7. Порошок оксида титана (3,6 г) добавляют к нему, а затем к нему добавляют раствор (400 мл) цитрата магния (10 ммоль/л). Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют, промывают водой и сушат, и полученный таким образом порошок кальцинируют в течение 4 часов на воздухе при 400°C, получая тем самым агент десульфуризации 4 (Au/TiO2), имеющий структуру, в которой наночастицы золота, имеющие средний размер частиц 4,0 нм, нанесены на поверхность оксида титана (количество нанесенного Au: 21,5% мас.).An aqueous solution (1000 ml) of hydrochloric acid (5 mmol / L) was heated to 70 ° C and KOH was added dropwise thereto to adjust the pH to 7. Titanium oxide powder (3.6 g) was added to it, and then added to it a solution (400 ml) of magnesium citrate (10 mmol / l). The mixture was stirred for 1 hour, filtered, washed with water and dried, and the powder thus obtained was calcined for 4 hours in air at 400 ° C., thereby obtaining a desulfurization agent 4 (Au / TiO 2 ) having a structure in which nanoparticles gold having an average particle size of 4.0 nm, deposited on the surface of titanium oxide (amount of deposited Au: 21.5% wt.).

Сравнительный агент десульфуризации 1: оксид церия (CeODesulfurization Comparative Agent 1: Cerium Oxide (CeO 22 ))

Порошок оксида церия, используемый для получения агентов десульфуризации 1 и 2, используют как есть.The cerium oxide powder used to produce desulfurization agents 1 and 2 is used as is.

Сравнительный агент десульфуризации 2: платина/оксид церия (Pt/CeODesulfurization Comparative Agent 2: Platinum / Cerium Oxide (Pt / CeO 22 ))

Водный раствор (500 мл) платинохлористоводородной кислоты [H2PtC6·6H2O] (2 ммоль/л) нагревают и к нему добавляют по каплям KOH для доведения pH до 7. Порошок оксида церия (6,5 г) добавляют к нему. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют, промывают водой и сушат, и полученный таким образом порошок кальцинируют в течение 4 часов на воздухе при 400°C. Затем, температуру повышают до 350°C в потоке смешанного газа из H2 (3%) + He (остаток) для восстановления Pt, получая тем самым сравнительный агент десульфуризации 2 (Pt/CeO2), в котором платина, имеющая средний размер частиц 2,0 нм или меньше, нанесена на поверхность оксида церия (количество нанесенного Pt: 3,0% мас.).An aqueous solution (500 ml) of platinum hydrochloric acid [H 2 PtC 6 · 6H 2 O] (2 mmol / L) was heated and KOH was added dropwise to adjust the pH to 7. Cerium oxide powder (6.5 g) was added to it . The mixture was stirred for 1 hour, filtered, washed with water and dried, and the powder thus obtained was calcined for 4 hours in air at 400 ° C. Then, the temperature was raised to 350 ° C. in a mixed gas stream from H 2 (3%) + He (residue) to reduce Pt, thereby obtaining a desulfurization comparative agent 2 (Pt / CeO 2 ), in which platinum having an average particle size 2.0 nm or less, deposited on the surface of cerium oxide (amount of applied Pt: 3.0% by weight).

Сравнительный агент десульфуризации 3: цеолит Y-типа, подвергаемый ионному обмену с церием (Ce-Y)Desulfurization Comparative Agent 3: Y-type zeolite ion exchanged with cerium (Ce-Y)

Порошок цеолита Y-типа (0,75 г) добавляют к водному раствору (30 мл) нитрата церия [Ce(NO3)3·6H2O] (0,2 моль/л) и смесь перемешивают посредством встряхивания в течение 3 дней. Смесь фильтруют, промывают водой и сушат, и полученный таким образом порошок кальцинируют в течение 2 часов на воздухе при 400°C, получая тем самым сравнительный агент десульфуризации 3, содержащий цеолит Y-типа, подвергаемый ионному обмену с церием (Ce-Y).Y-type zeolite powder (0.75 g) was added to an aqueous solution (30 ml) of cerium nitrate [Ce (NO 3 ) 3 · 6H 2 O] (0.2 mol / L) and the mixture was stirred by shaking for 3 days . The mixture was filtered, washed with water and dried, and the powder thus obtained was calcined for 2 hours in air at 400 ° C, thereby obtaining a desulfurization comparative agent 3 containing Y-type zeolite subjected to ion exchange with cerium (Ce-Y).

Сравнительный агент десульфуризации 4: медь/оксид цинка (Cu/ZnO)Desulfurization Comparative Agent 4: Copper / Zinc Oxide (Cu / ZnO)

Водный раствор, в котором карбонат натрия Na2CO3 (7,6 г) растворяют в воде (200 мл), нагревают до 70°C. Водный раствор, содержащий нитрат цинка (12,5 г) и нитрат меди (4,3 г), растворяют в воде (300 мл) добавляют к нему при 70°C, и образуется осадок. После перемешивания в течение 1 часа осуществляют фильтрование, промывку водой и сушку. Полученный таким образом порошок кальцинируют в течение 4 часов на воздухе при 400°C. Затем, температуру повышают до 400°C в потоке смешанного газа из H2 (3%) + He (остаток) для восстановления Cu, получая тем самым сравнительный агент десульфуризации 4 (Cu/ZnO), в котором медь, имеющая средний размер частиц 3,3 нм, нанесена на поверхность оксида цинка (количество нанесенного Cu: 25,1% мас.).An aqueous solution in which sodium carbonate Na 2 CO 3 (7.6 g) is dissolved in water (200 ml) is heated to 70 ° C. An aqueous solution containing zinc nitrate (12.5 g) and copper nitrate (4.3 g) was dissolved in water (300 ml), added to it at 70 ° C, and a precipitate formed. After stirring for 1 hour, filtering, washing with water and drying are carried out. The powder thus obtained was calcined for 4 hours in air at 400 ° C. Then, the temperature was raised to 400 ° C. in a mixed gas stream from H 2 (3%) + He (residue) to reduce Cu, thereby obtaining a desulfurization comparative agent 4 (Cu / ZnO) in which copper having an average particle size of 3 , 3 nm, deposited on the surface of zinc oxide (amount of deposited Cu: 25.1% by weight).

(2) Исследование десульфуризации (2) Desulfurization Study

Готовят следующие исследуемые растворы для A, B, C, D, и E.The following test solutions are prepared for A, B, C, D, and E.

Исследуемый раствор ATest Solution A

Используя н-декан (производится Kishida Chemical Co., Ltd., специальное качество) в качестве растворителя, готовят раствор, содержащий следующие компоненты: дибензотиофен (39,9 мг/л) (производится Kanto Chemical Co., Inc., специальное качество) в качестве органического соединения серы и н-тетрадекан (39,5 мг/л) (производится Kishida Chemical Co., Ltd., специальное качество) в качестве внутреннего стандарта для анализа раствора. Концентрация серы в этом растворе соответствует 9,5 млн.д.Using n-decane (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., special quality) as a solvent, a solution is prepared containing the following components: dibenzothiophene (39.9 mg / l) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., special quality) as an organic sulfur compound and n-tetradecane (39.5 mg / L) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., special quality) as an internal standard for solution analysis. The sulfur concentration in this solution is 9.5 ppm.

Исследуемый раствор BTest Solution B

Используя н-декан в качестве растворителя, как в исследуемом растворе A, готовят раствор, содержащий дибензотиофен (51,2 мг/л) в качестве органического соединения серы. Концентрация серы в этом растворе соответствует 12,2 млн.д.Using n-decane as a solvent, as in test solution A, a solution is prepared containing dibenzothiophene (51.2 mg / L) as an organic sulfur compound. The sulfur concentration in this solution corresponds to 12.2 ppm.

Исследуемый раствор CTest solution C

Используя н-декан (производится Kishida Chemical Co., Ltd., специальное качество) в качестве растворителя, готовят раствор, содержащий следующие компоненты: дибензотиофен (22,7 мг/л) (производится Kanto Chemical Co., Inc., специальное качество) и 4,6-диметилдибензотиофен (23,1 мг/л) (производится Wako Pure Chemical Industries, Ltd., специальное качество) в качестве органических соединений серы, нафталин (22,1 мг/л) (производится Wako Pure Chemical Industries, Ltd., специальное качество) в качестве не содержащего серы ароматического органического соединения и н-тетрадекан (26,5 мг/л) (производится Kishida Chemical Co., Ltd., специальное качество) в качестве внутреннего стандарта для анализа раствора. Общая концентрация серы в этом растворе составляет 10,2 млн.д., при этом дибензотиофен составляет 5,4 млн.д. и 4,6-диметилдибензотиофен составляет 4,8 млн.д.Using n-decane (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., special quality) as a solvent, a solution is prepared containing the following components: dibenzothiophene (22.7 mg / l) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., special quality) and 4,6-dimethyldibenzothiophene (23.1 mg / L) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special quality) as organic sulfur compounds, naphthalene (22.1 mg / L) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd ., special quality) as a sulfur-free aromatic organic compound and n-tetradecane (26.5 mg / l) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., special quality) as an internal standard for solution analysis. The total sulfur concentration in this solution is 10.2 ppm, with dibenzothiophene being 5.4 ppm. and 4,6-dimethyldibenzothiophene is 4.8 ppm.

Исследуемый раствор DTest Solution D

Используя н-декан в качестве растворителя, как в исследуемом растворе A, готовят раствор, содержащий дибензотиофен (43,2 мг/л) в качестве органического соединения серы и н-тетрадекан (69,3 мг/л) в качестве внутреннего стандарта для анализа раствора. Концентрация серы в этом растворе соответствует 10,3 млн.д.Using n-decane as a solvent, as in test solution A, a solution is prepared containing dibenzothiophene (43.2 mg / l) as an organic sulfur compound and n-tetradecane (69.3 mg / l) as an internal standard for analysis solution. The sulfur concentration in this solution corresponds to 10.3 ppm.

Исследуемый раствор ETest solution E

Используя н-декан (производится Kishida Chemical Co., Ltd., специальное качество) в качестве растворителя, готовят раствор, содержащий следующие компоненты: 4,6-диметилдибензотиофен (46,7 мг/л) (производится Wako Pure Chemical Industries, Ltd., специальное качество) и н-тетрадекан (45,3 мг/л) (производится Kishida Chemical Co., Ltd., специальное качество) в качестве внутреннего стандарта для анализа раствора. Концентрация серы в этом растворе соответствует 9,7 млн.д.Using n-decane (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., special quality) as a solvent, a solution is prepared containing the following components: 4,6-dimethyldibenzothiophene (46.7 mg / l) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. , special quality) and n-tetradecane (45.3 mg / L) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., special quality) as an internal standard for solution analysis. The sulfur concentration in this solution corresponds to 9.7 ppm.

Способы исследования адсорбции и регенерацииMethods for the study of adsorption and regeneration

Пример исследования 1Study Example 1

Образцы порошков агентов десульфуризации 1 и 2 и сравнительного агента десульфуризации 1, приготовленного с помощью описанного выше способа, нагревают на воздухе при 300°C в течение 30 минут для удаления адсорбированной воды, а затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель. 100 мг каждого образца взвешивают и помещают в отдельные бутылки с крышками на резьбе, и добавляют исследуемый раствор A (5 мл) в каждую бутылку, которую затем закрывают крышкой. Этот момент времени считается началом адсорбции. Раствор перемешивают с использованием устройства для перемешивания при комнатной температуре. Хотя температуру раствора повышают до 60°C, в один момент времени, между 8,5 часами и 24 часами в агенте десульфуризации 1, и в один момент времени, между 27 часами и 47 часами в агенте десульфуризации 2 и в сравнительном агенте десульфуризации 1, в отдельном эксперименте подтверждается, что это почти не влияет на адсорбцию в экспериментальных условиях настоящих примеров исследования. После начала адсорбции, примерно 0,1 мл раствора извлекают с использованием пипетки каждые несколько часов, и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC (газофазной хроматографии с пламенно-ионизационным детектором). Фиг.1 показывает временной ход изменения концентрации дибензотиофена в растворе.Samples of powders of desulfurization agents 1 and 2 and comparative desulfurization agent 1 prepared using the method described above are heated in air at 300 ° C for 30 minutes to remove adsorbed water, and then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel. 100 mg of each sample is weighed and placed in separate bottles with caps on the thread, and test solution A (5 ml) is added to each bottle, which is then closed with a cap. This point in time is considered the beginning of adsorption. The solution was stirred using a stirrer at room temperature. Although the temperature of the solution is raised to 60 ° C, at one point in time, between 8.5 hours and 24 hours in desulfurization agent 1, and at one point in time, between 27 hours and 47 hours in desulfurization agent 2 and in comparative desulfurization agent 1, in a separate experiment, it is confirmed that this almost does not affect the adsorption under experimental conditions of the present research examples. After the start of adsorption, approximately 0.1 ml of the solution is removed using a pipette every few hours, and the composition of the solution is analyzed using FID-GC (gas phase chromatography with flame ionization detector). Figure 1 shows the time course of changes in the concentration of dibenzothiophene in solution.

Фиг.1 показывает, что агенты десульфуризации 1 и 2, в которых наночастицы золота нанесены на оксид церия, адсорбируют большее количество дибензотиофена, по сравнению со сравнительным агентом десульфуризации 1, содержащим только оксид церия, и, в частности, агент десульфуризации 1, в котором количество нанесенного золота велико (11,3% мас.), адсорбирует очень большое количество дибензотиофена. Кроме того, наблюдается явление, при котором величина адсорбции становится стабильной, после того как проходит, по меньшей мере, 24 часа, в случае агентов десульфуризации 1 и 2, в то время как величина адсорбции уменьшается, после того как проходит 5 часов, в случае сравнительного агента десульфуризации 1, содержащего только оксид церия.Figure 1 shows that desulfurization agents 1 and 2, in which gold nanoparticles are supported on cerium oxide, adsorb a greater amount of dibenzothiophene, compared with a comparative desulfurization agent 1 containing only cerium oxide, and in particular desulfurization agent 1, in which the amount of gold deposited is large (11.3% wt.), adsorb a very large amount of dibenzothiophene. In addition, there is a phenomenon in which the adsorption value becomes stable after at least 24 hours pass in the case of desulfurization agents 1 and 2, while the adsorption value decreases after 5 hours pass in the case of a desulfurization comparative agent 1 containing only cerium oxide.

Описанные выше результаты ясно показывают, что использование агентов десульфуризации 1 и 2, в которых наночастицы золота нанесены на оксид церия, позволяют эффективную адсорбционную десульфуризацию дибензотиофена, для которого концентрация серы в деканом растворе составляет приблизительно 10 млн.д.The results described above clearly show that the use of desulfurization agents 1 and 2, in which gold nanoparticles are supported on cerium oxide, allows efficient adsorption desulfurization of dibenzothiophene, for which the sulfur concentration in the decane solution is approximately 10 ppm.

Пример исследования 2Study Example 2

Образец порошка агента десульфуризации 1, приготовленного с помощью описанного выше способа, нагревают на воздухе при 300°C в течение 30 минут для удаления адсорбированной воды, а затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель. Затем, 26 мг, 51 мг, 101 мг, 200 мг и 300 мг этого образца взвешивают и помещают в пять бутылок с крышками на резьбе, по отдельности. Исследуемый раствор B (5 мл) добавляют в каждую бутылку с крышкой на резьбе, которую затем закрывают крышкой. Этот момент времени считается началом адсорбции. Раствор перемешивают с использованием устройства для перемешивания при комнатной температуре. Через 74 часа или позже после начала адсорбции (подтверждается достижение адсорбционного равновесия) раствор извлекают с использованием пипетки и анализируют. Известное количество 2,8-диметилдибензотиофена (производится Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) добавляют в качестве внутреннего стандарта в каждый анализируемый раствор и анализируют композицию с помощью FPD-GC.A sample of the powder of desulfurization agent 1 prepared using the method described above is heated in air at 300 ° C for 30 minutes to remove adsorbed water, and then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel. Then, 26 mg, 51 mg, 101 mg, 200 mg and 300 mg of this sample are weighed and placed in five bottles with lids on the thread, separately. Test solution B (5 ml) is added to each bottle with a cap on the thread, which is then closed with a cap. This point in time is considered the beginning of adsorption. The solution was stirred using a stirrer at room temperature. 74 hours or later after the start of adsorption (the achievement of adsorption equilibrium is confirmed), the solution is removed using a pipette and analyzed. A known amount of 2,8-dimethyldibenzothiophene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is added as an internal standard to each test solution and the composition is analyzed using FPD-GC.

Фиг.2 представляет собой график, показывающий соотношение между массой используемого агента десульфуризации и концентрацией серы, остающейся в растворе данного примера исследования после адсорбции, и количеством дибензотиофена (DBT), адсорбированного с помощью агента десульфуризации. Отметим, что концентрация серы в исследуемом растворе, показанном на фиг.2, получается посредством преобразования концентрации DBT в концентрацию серы.Figure 2 is a graph showing the relationship between the mass of the desulfurization agent used and the concentration of sulfur remaining in the solution of this study example after adsorption and the amount of dibenzothiophene (DBT) adsorbed using the desulfurization agent. Note that the sulfur concentration in the test solution shown in FIG. 2 is obtained by converting the DBT concentration to the sulfur concentration.

Фиг.2 ясно показывает, что общее количество адсорбированного дибензотиофена (DBT) увеличивается, а количество оставшегося DBT в растворе уменьшается, когда количество используемого агента десульфуризации увеличивается. В частности, когда используют 300 мг агента десульфуризации, адсорбируется 1,37 мкмоль DBT, что близко к начальному количеству DBT (1,38 мкмоль) в исследуемом растворе (5 мл), и концентрация серы, которая составляла перед адсорбцией 12,2 млн.д., понижается до 0,1 млн.д.Figure 2 clearly shows that the total amount of adsorbed dibenzothiophene (DBT) increases and the amount of remaining DBT in solution decreases when the amount of desulfurization agent used increases. In particular, when 300 mg of a desulfurization agent is used, 1.37 μmol of DBT is adsorbed, which is close to the initial amount of DBT (1.38 μmol) in the test solution (5 ml), and the sulfur concentration, which was 12.2 million before adsorption. d., drops to 0.1 ppm.

Пример исследования 3Study Example 3

Используя агенты десульфуризации 1, 3 и 4 и сравнительные агенты десульфуризации 2-4, приготовленные с помощью описанного выше способа, эксперименты по адсорбции и регенерации осуществляют с помощью процедур (1)-(3), описанных ниже.Using desulfurization agents 1, 3, and 4 and comparative desulfurization agents 2-4 prepared using the method described above, adsorption and regeneration experiments are carried out using procedures (1) to (3) described below.

(1) Первая адсорбция(1) First adsorption

Каждый агент десульфуризации нагревают на воздухе при 300°C в течение 30 минут для удаления адсорбированной воды, а затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель. 100 мг каждого агента десульфуризации взвешивают и помещают в отдельные бутылки с крышками на резьбе и исследуемый раствор C (5 мл) добавляют в каждую бутылку, которую затем закрывают крышкой. Этот момент времени считается началом адсорбции. Раствор перемешивают с использованием устройства для перемешивания при комнатной температуре. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, примерно 0,1 мл раствора извлекают с использованием пипетки и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC.Each desulfurization agent is heated in air at 300 ° C. for 30 minutes to remove adsorbed water, and then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel. 100 mg of each desulfurization agent is weighed and placed in separate bottles with caps on the thread and test solution C (5 ml) is added to each bottle, which is then closed with a cap. This point in time is considered the beginning of adsorption. The solution was stirred using a stirrer at room temperature. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, approximately 0.1 ml of the solution is removed using a pipette and the composition of the solution is analyzed using FID-GC.

(2) Регенерация(2) Regeneration

После осуществления эксперимента по адсорбции с помощью описанного выше способа, каждый агент десульфуризации разделяют посредством фильтрования, промывают с помощью гексана и сушат при комнатной температуре. После сушки порошок агента десульфуризации помещают в кварцевую реакционную трубку и фиксируют с помощью кварцевой ваты, помещенной в трубке по обе стороны от агента. В то время прохождения смешанного газа из He (80%) + O2 (20%) через реакционную трубку при скорости потока 100 мл/мин температуру повышают до 350°C при 10°C/мин, а затем ее поддерживают при 350°C в течение 10 мин. С помощью этой операции компоненты, адсорбированные на поверхности каждого агента десульфуризации, удаляются с помощью термической десорбции или каталитического горения, и каждый агент десульфуризации регенерируется. Ход этого процесса наблюдают посредством мониторинга газа, выходящего из реакционной трубки.After performing an adsorption experiment using the method described above, each desulfurization agent is separated by filtration, washed with hexane and dried at room temperature. After drying, the powder of the desulfurization agent is placed in a quartz reaction tube and fixed with quartz wool placed in a tube on both sides of the agent. While the mixed gas from He (80%) + O 2 (20%) passed through the reaction tube at a flow rate of 100 ml / min, the temperature was raised to 350 ° C at 10 ° C / min, and then it was maintained at 350 ° C within 10 minutes With this operation, the components adsorbed on the surface of each desulfurization agent are removed by thermal desorption or catalytic combustion, and each desulfurization agent is regenerated. The progress of this process is monitored by monitoring the gas leaving the reaction tube.

(3) Вторая адсорбция(3) Second adsorption

После регенерации каждого агента десульфуризации с помощью описанного выше способа порошок агента десульфуризации, который приводится опять к комнатной температуре, взвешивают и помещают в отдельные бутылки с крышками на резьбе. Поскольку имеется уменьшение количества каждого агента десульфуризации, извлекаемого после обработки регенерации, к нему добавляют исследуемый раствор C в пропорции 5 мл на 100 мг порошка агентов десульфуризации, так что отношение исследуемого раствора к агенту десульфуризации является таким же, как и при исследовании адсорбции в (1), описанном выше, и каждую бутылку с крышкой на резьбе закрывают крышкой. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, примерно 0,1 мл раствора извлекают с использованием пипетки и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC.After the regeneration of each desulfurization agent using the method described above, the powder of the desulfurization agent, which is brought back to room temperature, is weighed and placed in separate bottles with lids on the thread. Since there is a decrease in the amount of each desulfurization agent recovered after the regeneration treatment, the test solution C is added to it in a proportion of 5 ml per 100 mg of powder of desulfurization agents, so that the ratio of the test solution to the desulfurization agent is the same as in the adsorption study in (1 ) described above, and each bottle with a cap on the thread is closed with a cap. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, approximately 0.1 ml of the solution is removed using a pipette and the composition of the solution is analyzed using FID-GC.

Количество дибензотиофена (DBT), 4,6-диметилдибензотиофена (DMDBT) и нафталина (NA), адсорбируемого на 1 г порошка агентов десульфуризации, вычисляют из результатов анализа композиции раствора. Фиг.3 показывает результаты.The amounts of dibenzothiophene (DBT), 4,6-dimethyldibenzothiophene (DMDBT) and naphthalene (NA) adsorbed per gram of desulfurization agent powder are calculated from the solution composition analysis. Figure 3 shows the results.

Фиг.3 показывает, что использование агентов десульфуризации 1, 3 и 4, в которых наночастицы золота, нанесенные на оксид металла, позволяют селективную адсорбцию дибензотиофенов (DBT + DMDBT) и, в частности, очень селективную адсорбцию DBT. По отношению к сравнительным агентам десульфуризации 2, содержащим цеолит Y-типа, подвергаемый ионному обмену с церием (Ce-Y), хотя общая величина первой адсорбции на нем была больше по сравнению с агентами десульфуризации 1, 3 и 4, он адсорбирует по существу эквимолярные количества DBT, DMDBT и NA, показывая отсутствие способности к селективной адсорбции органических соединений, содержащих серу.Figure 3 shows that the use of desulfurization agents 1, 3 and 4, in which gold nanoparticles deposited on a metal oxide, allows selective adsorption of dibenzothiophenes (DBT + DMDBT) and, in particular, very selective adsorption of DBT. Relative to desulfurization comparative agents 2 containing Y-type zeolite ion-exchanged with cerium (Ce-Y), although the total amount of first adsorption on it was higher compared to desulfurization agents 1, 3 and 4, it adsorbs essentially equimolar amounts of DBT, DMDBT, and NA, showing a lack of selective adsorption of organic sulfur compounds.

Кроме того, даже во втором исследовании адсорбции, агенты десульфуризации 1, 3, и 4 способны адсорбировать дибензотиофены (DBT + DMDBT) в количестве, которое составляет, по меньшей мере, 70% от количества, адсорбируемого в первом исследовании адсорбции, четко демонстрируя особенно высокую долю адсорбции после регенерации, по сравнению со сравнительными агентами десульфуризации 2 и 3.In addition, even in the second adsorption study, desulfurization agents 1, 3, and 4 are able to adsorb dibenzothiophenes (DBT + DMDBT) in an amount that is at least 70% of the amount adsorbed in the first adsorption study, clearly demonstrating a particularly high the proportion of adsorption after regeneration, compared with comparative desulfurization agents 2 and 3.

По отношению к Cu/ZnO (сравнительный агент десульфуризации 4), который является эффективным в качестве адсорбента для сероводорода, адсорбент содержит большое количество Cu, которая, как и Au, представляет собой элемент группы IB, количество адсорбируемых дибензотиофенов является малым, оно показывает плохие рабочие характеристики в качестве адсорбентов для органических соединений, содержащих серу.With respect to Cu / ZnO (desulfurization comparative agent 4), which is effective as an adsorbent for hydrogen sulfide, the adsorbent contains a large amount of Cu, which, like Au, is an element of group IB, the amount of adsorbed dibenzothiophenes is small, it shows poor working characteristics as adsorbents for organic compounds containing sulfur.

Пример исследования 4Study Example 4

Адсорбцию дибензотиофена (DBT) и регенерацию агента десульфуризации подвергают повторяющемуся исследованию с помощью способов (1)-(3), описанных ниже. Отметим, что это исследование осуществляют с помощью модификации способа обработки во время регенерации для предотвращения уменьшения количества агента десульфуризации, извлеченного после регенерации.The adsorption of dibenzothiophene (DBT) and the regeneration of the desulfurization agent are repeated tested using methods (1) to (3) described below. Note that this study is carried out by modifying the treatment method during regeneration to prevent a decrease in the amount of desulfurization agent recovered after regeneration.

(1) Первая адсорбция(1) First adsorption

100 мг агента десульфуризации 1 взвешивают и помещают в 20-мл колбу в форме груши (изготовленную из термостойкого стекла). Колбу помещают в электрическую печь, нагревают при 350°C на воздухе в течение 30 минут для удаления адсорбированной воды, а затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель. Непосредственно после того как колбу вынимают из десикатора, колбу герметизируют с помощью крышки из Teflon (зарегистрированное торговое наименование) и ее массу измеряют для определения количества агента десульфуризации после термического дегидратирования. К нему добавляют исследуемый раствор D (5 мл) и колбу герметизируют с помощью крышки из Teflon (зарегистрированное торговое наименование). Этот момент времени считают началом адсорбции. Раствор перемешивают с использованием устройства для перемешивания при комнатной температуре. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, перемешивание останавливают и колбе позволяют стоять спокойно, чтобы позволить седиментацию порошка агентов десульфуризации. Раствор супернатанта извлекают с использованием пипетки и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC.100 mg of desulfurization agent 1 is weighed and placed in a 20 ml pear shaped flask (made of heat-resistant glass). The flask was placed in an electric oven, heated at 350 ° C in air for 30 minutes to remove adsorbed water, and then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel. Immediately after the flask is removed from the desiccator, the flask is sealed with a cap from Teflon (registered trade name) and its mass is measured to determine the amount of desulfurization agent after thermal dehydration. Test solution D (5 ml) was added to it and the flask was sealed with a cap from Teflon (registered trade name). This point in time is considered the beginning of adsorption. The solution was stirred using a stirrer at room temperature. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, stirring is stopped and the flask is allowed to stand still to allow sedimentation of the powder of desulfurization agents. The supernatant solution was removed using a pipette and the composition of the solution was analyzed using FID-GC.

(2) Регенерация(2) Regeneration

После осуществления эксперимента по адсорбции с помощью указанного выше способа колбе позволяют стоять спокойно для седиментации порошка агентов десульфуризации. Колбу осторожно наклоняют, чтобы слить оставшийся раствор супернатанта без вытекания порошка агента десульфуризации, и добавляют в нее примерно 5 мл гексана. Операцию добавления гексана и сливания раствора супернатанта повторяют в целом три раза. Затем, через колбу продувают газообразный азот, чтобы позволить испарение гексана. Колбу помещают в электрическую печь и нагревают при 350°C на воздухе в течение 30 минут для термической регенерации агента десульфуризации. После нагрева колбу охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель. Непосредственно после извлечения колбы из десикатора колбу герметизируют с помощью крышки из Teflon (зарегистрированное торговое наименование) и измеряют ее массу для определения количества агента десульфуризации после регенерации. Как описано выше, регенерацию осуществляют без извлечения порошка адсорбента из колбы. В результате, даже после четвертой регенерации сохраняется, по меньшей мере, 99% мас. изначального используемого адсорбента.After performing an adsorption experiment using the above method, the flask is allowed to stand still for sedimentation of the powder of desulfurization agents. The flask was carefully tilted to drain the remaining supernatant solution without flowing out the desulfurization agent powder, and approximately 5 ml of hexane was added to it. The operation of adding hexane and draining the supernatant solution is repeated three times altogether. Then, nitrogen gas was purged through the flask to allow the evaporation of hexane. The flask was placed in an electric oven and heated at 350 ° C. in air for 30 minutes to thermally regenerate the desulfurization agent. After heating, the flask is cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel. Immediately after removing the flask from the desiccator, the flask is sealed with a cap from Teflon (registered trade name) and its weight is measured to determine the amount of desulfurization agent after regeneration. As described above, the regeneration is carried out without removing the adsorbent powder from the flask. As a result, even after the fourth regeneration, at least 99% wt. the original adsorbent used.

(3) Вторая и последующие адсорбции и регенерации(3) Second and subsequent adsorption and regeneration

После регенерации агента десульфуризации с помощью способа, описанного выше, исследуемый раствор D добавляют в колбу в пропорции 5 мл на 100 мг порошка агентов десульфуризации, помещенного в колбу, и затем колбу герметизируют с помощью крышки из Teflon (зарегистрированное торговое наименование) (начало второй адсорбции). Раствор перемешивают с использованием устройства для перемешивания при комнатной температуре. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, перемешивание останавливают и колбе позволяют стоять спокойно, чтобы позволить седиментацию порошка агента десульфуризации. Раствор супернатанта извлекают с использованием пипетки и композицию раствора анализируют с использованием ГХ. После этого операции регенерации и адсорбции повторяют таким же способом, как описано выше. Когда повторяют регенерацию, порошок адсорбента прилипает к стенке верхней части колбы, что приводит к ухудшению контакта с раствором. Таким образом, для четвертой и последующих операций адсорбции, после того как раствор для адсорбции помещают в колбу и колбу герметизируют с помощью крышки из Teflon (зарегистрированное торговое наименование), колбу погружают в воду в ультразвуковом устройстве для очистки, которое работает в течение от 10 секунд до нескольких минут, в начале адсорбции, для улучшения диспергирования порошка адсорбента, и при этом контакт с раствором восстанавливается.After regeneration of the desulfurization agent using the method described above, the test solution D is added to the flask in a proportion of 5 ml per 100 mg of powder of desulfurization agents placed in the flask, and then the flask is sealed with a cap from Teflon (registered trade name) (beginning of the second adsorption ) The solution was stirred using a stirrer at room temperature. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, stirring is stopped and the flask is allowed to stand still to allow sedimentation of the desulfurization agent powder. The supernatant solution was removed using a pipette and the solution composition was analyzed using GC. After this, the regeneration and adsorption operations are repeated in the same manner as described above. When the regeneration is repeated, the adsorbent powder adheres to the wall of the upper part of the flask, which leads to poor contact with the solution. Thus, for the fourth and subsequent adsorption operations, after the adsorption solution is placed in the flask and the flask is sealed with a cap from Teflon (registered trade name), the flask is immersed in water in an ultrasonic cleaning device that lasts for 10 seconds up to several minutes, at the beginning of adsorption, to improve dispersion of the adsorbent powder, and at the same time, contact with the solution is restored.

Количество адсорбированного дибензотиофена (DBT) на 1 г порошка агентов десульфуризации вычисляют из результатов анализа композиции раствора в конце адсорбции каждый раз. Фиг.4 показывает результаты.The amount of adsorbed dibenzothiophene (DBT) per 1 g of powder of desulfurization agents is calculated from the analysis results of the solution composition at the end of the adsorption each time. 4 shows the results.

Фиг.4 ясно показывает, что нет никакого значительного уменьшения величины адсорбции, даже когда адсорбцию и регенерацию повторяют. По отношению к небольшому уменьшению величин второй и третьей адсорбции контакт между адсорбентом и раствором, как считается, слегка ухудшается, поскольку первая-третья адсорбции осуществляются без операции использования ультразвукового устройства для очистки в начале адсорбции для улучшения диспергируемости адсорбента. При четвертой и пятой адсорбции величина адсорбции становится стабильной, и она остается при 95% или более от величины первой адсорбции.Figure 4 clearly shows that there is no significant decrease in the amount of adsorption, even when adsorption and regeneration are repeated. With respect to a small decrease in the values of the second and third adsorption, the contact between the adsorbent and the solution is believed to be slightly deteriorating, since the first or third adsorption is carried out without the operation of using an ultrasonic cleaning device at the beginning of adsorption to improve the dispersibility of the adsorbent. At the fourth and fifth adsorption, the adsorption value becomes stable, and it remains at 95% or more of the value of the first adsorption.

Описанные выше результаты ясно показывают, что агент десульфуризации по настоящему изобретению, в котором наночастицы золота нанесены на оксид металла, является превосходным по рабочим характеристикам селективного адсорбирования органических соединений, содержащих серу, в частности соединений дибензотиофена, и что агент десульфуризации может демонстрировать достаточные рабочие характеристики адсорбции после обработки регенерации с помощью нагрева и может повторно использоваться в качестве агента десульфуризации.The results described above clearly show that the desulfurization agent of the present invention, in which gold nanoparticles are supported on a metal oxide, is superior in performance to the selective adsorption of organic compounds containing sulfur, in particular dibenzothiophene compounds, and that the desulfurization agent can exhibit sufficient adsorption performance after processing regeneration by heating and can be reused as a desulfurization agent.

Пример исследования 5Study Example 5

Используя агент десульфуризации 1, приготовленный с помощью описанного выше способа, адсорбцию и регенерацию осуществляют с помощью процедур (1)-(3), описанных ниже, для исследования влияния температуры нагрева во время регенерации.Using a desulfurization agent 1 prepared using the method described above, adsorption and regeneration are carried out using procedures (1) to (3) described below to study the effect of heating temperature during regeneration.

(1) Первая адсорбция(1) First adsorption

100 мг агента десульфуризации 1 взвешивают и помещают в 7 отдельных бутылок с крышками на резьбе. Каждую бутылку нагревают на воздухе при 350°C в течение 30 минут для удаления адсорбированной воды, затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель, и оставляют стоять в течение ночи, чтобы позволить поглощение влажности в десикаторе, где относительную влажность доводят 85% с использованием насыщенного раствора хлорида калия. Отметим, что, поскольку целью Примера исследования 5 является исследование влияния температуры нагрева во время регенерации на количество адсорбированного дибензотиофена (DBT), условия стандартизуются так, что каждый образец адсорбирует влажность при конкретных условиях перед началом адсорбции DBT, для устранения влияния различия в количестве остающейся влажности на адсорбцию DBT.100 mg of desulfurization agent 1 is weighed and placed in 7 separate bottles with lids on the thread. Each bottle is heated in air at 350 ° C for 30 minutes to remove adsorbed water, then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel and left to stand overnight to allow moisture absorption in the desiccator, where the relative humidity is adjusted to 85% s using a saturated solution of potassium chloride. Note that, since the objective of Example 5 is to investigate the effect of heating temperature during regeneration on the amount of dibenzothiophene (DBT) adsorbed, the conditions are standardized so that each sample adsorbs moisture under specific conditions before DBT adsorption starts, to eliminate the effect of differences in the amount of remaining moisture for DBT adsorption.

Исследуемый раствор A (5 мл) добавляют в каждую бутылку с крышкой на резьбе, которую затем закрывают крышкой. Этот момент времени считается началом адсорбции. Раствор перемешивают при комнатной температуре с использованием устройства для перемешивания. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, с использованием пипетки извлекают примерно 0,1 мл раствора и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC.Test solution A (5 ml) is added to each bottle with a cap on the thread, which is then closed with a cap. This point in time is considered the beginning of adsorption. The solution was stirred at room temperature using a stirrer. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, approximately 0.1 ml of the solution is removed using a pipette and the composition of the solution is analyzed using FID-GC.

(2) Регенерация(2) Regeneration

После осуществления эксперимента по адсорбции с помощью описанного выше способа раствор, остающийся в каждой бутылке с крышкой на резьбе, выливают с помощью такой же операции, как в Примере исследования 4, и внутренность бутылки с крышкой на резьбе промывают гексаном и сушат. Одну бутылку с крышкой на резьбе оставляют стоять в течение ночи в десикаторе, содержащем силикагель, при комнатной температуре (25°C). Пять бутылок с крышками на резьбе по отдельности помещают в электрические печи, с температурами, установленными при 100, 150, 200, 250 и 300°C соответственно, и нагревают на воздухе в течение 30 минут. По отношению к одной оставшейся бутылке с крышкой на резьбе порошок агента десульфуризации извлекают из нее, помещают в изготовленную из кварца реакционную трубку и фиксируют с помощью кварцевой ваты, помещенной в трубке по обе стороны от агента. Во время прохождения смешанного газа из He (80%) + O2 (20%) через реакционную трубку при скорости потока 100 мл/мин температуру повышают до 350°C при скорости 10°C/мин, а затем поддерживают при 350°C в течение 30 мин. Концентрацию CO2, образующегося в ходе повышения температуры, измеряют с использованием масс-спектрометра и Photoacoustic Multi-gas Monitor (производится INNOVA).After performing an adsorption experiment using the above method, the solution remaining in each bottle with a cap on the thread is poured using the same operation as in Example 4, and the inside of the bottle with a cap on the thread is washed with hexane and dried. One bottle with a cap on the thread is left to stand overnight in a desiccator containing silica gel at room temperature (25 ° C). Five bottles with lids on the thread individually placed in an electric furnace, with temperatures set at 100, 150, 200, 250 and 300 ° C, respectively, and heated in air for 30 minutes. With respect to one remaining bottle with a cap on the thread, the desulfurization agent powder is removed from it, placed in a reaction tube made of quartz and fixed with quartz wool placed in a tube on both sides of the agent. During the passage of the mixed gas from He (80%) + O 2 (20%) through the reaction tube at a flow rate of 100 ml / min, the temperature is raised to 350 ° C at a speed of 10 ° C / min, and then maintained at 350 ° C within 30 minutes The concentration of CO 2 generated during the temperature rise is measured using a mass spectrometer and Photoacoustic Multi-gas Monitor (manufactured by INNOVA).

Агент десульфуризации подвергают термической обработке при температуре 25, 100, 150, 200, 250, 300°C или 350°C, как описано выше, затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель, и оставляют стоять в течение ночи, чтобы позволить поглощение влажности в десикаторе, где относительную влажность доводят до 85% с использованием насыщенного раствора хлорида калия.The desulfurization agent is heat treated at 25, 100, 150, 200, 250, 300 ° C or 350 ° C as described above, then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel and allowed to stand overnight to allow absorption humidity in the desiccator, where the relative humidity is adjusted to 85% using a saturated solution of potassium chloride.

(3) Вторая адсорбция(3) Second adsorption

К агенту десульфуризации, который адсорбирует влажность после обработки термической регенерации, при каждой температуре, с помощью описанного выше способа добавляют исследуемый раствор A в пропорции 5 мл на 100 мг порошка агента десульфуризации и каждую бутылку закрывают крышкой. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, с использованием пипетки извлекают примерно 0,1 мл раствора и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC.To the desulfurization agent, which adsorbs moisture after the thermal regeneration treatment, at each temperature, using the above method, add test solution A in a proportion of 5 ml per 100 mg of desulfurization agent powder and each bottle is closed with a lid. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, approximately 0.1 ml of the solution is removed using a pipette and the composition of the solution is analyzed using FID-GC.

Количество адсорбированного дибензотиофена (DBT) на 1 г порошка агента десульфуризации вычисляют из результатов анализа композиции раствора. При первой адсорбции все образцы в 7 бутылках с крышками на резьбе, подвергаемые адсорбции при одинаковых условиях, поглощают DBT в количестве 3,3±0,1 мкмоль/г·катализатора. По отношению к количеству DBT, адсорбируемого посредством второй адсорбции, после регенерации с помощью термической обработки при каждой температуре, соотношение между температурой термической обработки и количеством адсорбированного DBT показаны на фиг.5. Из фиг.5 ясно, что по отношению к агенту десульфуризации 1 (Au/CeO2), когда температура термической обработки равна 100°C или ниже, величина второй адсорбции существенно уменьшается по сравнению с первой адсорбцией, показывая, что температура термической обработки является недостаточной. Далее, когда температура термической обработки равна 200°C или выше, величина второй адсорбции является по существу такой же, как для первой адсорбции, показывая, что агент десульфуризации полностью регенерирован.The amount of adsorbed dibenzothiophene (DBT) per 1 g of desulfurization agent powder is calculated from the analysis results of the solution composition. At the first adsorption, all samples in 7 bottles with caps on the thread, subjected to adsorption under the same conditions, absorb DBT in the amount of 3.3 ± 0.1 μmol / g · of catalyst. With respect to the amount of DBT adsorbed by the second adsorption after regeneration by heat treatment at each temperature, the relationship between the heat treatment temperature and the amount of adsorbed DBT is shown in FIG. From figure 5 it is clear that with respect to the desulfurization agent 1 (Au / CeO 2 ), when the heat treatment temperature is 100 ° C or lower, the value of the second adsorption is significantly reduced compared to the first adsorption, showing that the heat treatment temperature is insufficient . Further, when the heat treatment temperature is 200 ° C or higher, the second adsorption value is substantially the same as for the first adsorption, indicating that the desulfurization agent is completely regenerated.

Фиг.6 представляет собой график, изображающий количество CO2, производимого во время нагрева, как функцию температуры, при нагреве до 350°C. Пики концентрации CO2 наблюдаются при двух температурах: 115 и 225°C. Среди них пик на стороне низких температур наблюдается также для образца Au/CeO2, который не адсорбирует DBT. В этом случае, вероятно, адсорбируется CO2 из воздуха. Пик со стороны высоких температур наблюдается только после адсорбции DBT. В этом случае, вероятно, адсорбированный DBT сгорает на каталитической поверхности и преобразуется в CO2. Количество CO2, которое соответствует заштрихованной части на фиг.6, составляет 37,2 мкмоль/г·катализатора. Это замечательно соответствует количеству CO2 (39,6 мкмоль/г·катализатора), определяемому на основе предположения, что DBT (3,3 мкмоль/г·катализатора), адсорбируемый при первой адсорбции, полностью сгорает до CO2.6 is a graph depicting the amount of CO 2 produced during heating as a function of temperature when heated to 350 ° C. Peaks in CO 2 concentration are observed at two temperatures: 115 and 225 ° C. Among them, a peak on the low temperature side is also observed for the Au / CeO 2 sample, which does not adsorb DBT. In this case, likely to adsorb CO 2 from the air. A peak from the high temperature side is observed only after DBT adsorption. In this case, it is likely that the adsorbed DBT burns out on the catalytic surface and is converted to CO 2 . The amount of CO 2 that corresponds to the shaded part in FIG. 6 is 37.2 μmol / g · of catalyst. This remarkably corresponds to the amount of CO 2 (39.6 μmol / g · catalyst), determined on the basis of the assumption that DBT (3.3 μmol / g · catalyst) adsorbed upon the first adsorption completely burns to CO 2 .

Пример исследования 6Study Example 6

Посредством использования исследуемого раствора E (раствора, который содержит только 4,6-диметилдибензотиофен в качестве соединения дибензотиофена) агенты десульфуризации 1, 3 и 4, приготовленные с помощью описанного выше способа, подвергаются эксперименту по адсорбции с помощью процедур, описанных ниже.By using test solution E (a solution that contains only 4,6-dimethyldibenzothiophene as the dibenzothiophene compound), desulfurization agents 1, 3, and 4 prepared using the above method are subjected to an adsorption experiment using the procedures described below.

Каждый агент десульфуризации нагревают на воздухе при 350°C в течение 30 минут для удаления адсорбированной воды, а затем охлаждают до комнатной температуры в десикаторе, содержащем силикагель. 100 мг каждого агента десульфуризации взвешивают и помещают в отдельные бутылки с крышками на резьбе и исследуемый раствор E (5 мл) добавляют в каждую бутылку, которую затем закрывают крышкой. Этот момент времени считается началом адсорбции. Раствор перемешивают с использованием устройства для перемешивания при комнатной температуре. Когда проходит, по меньшей мере, 24 часа и достигается адсорбционное равновесие, с использованием пипетки извлекают примерно 0,1 мл раствора и композицию раствора анализируют с использованием FID-GC.Each desulfurization agent is heated in air at 350 ° C. for 30 minutes to remove adsorbed water, and then cooled to room temperature in a desiccator containing silica gel. 100 mg of each desulfurization agent is weighed and placed in separate bottles with caps on the thread and test solution E (5 ml) is added to each bottle, which is then closed with a cap. This point in time is considered the beginning of adsorption. The solution was stirred using a stirrer at room temperature. When at least 24 hours have passed and adsorption equilibrium is reached, approximately 0.1 ml of the solution is removed using a pipette and the composition of the solution is analyzed using FID-GC.

Количество 4,6-диметилдибензотиофена (DMDBT), адсорбированного на 1 г порошка агента десульфуризации, вычисляют из результатов анализа композиции раствора. Фиг.7 показывает результаты. Фиг.7 также показывает результаты исследования адсорбции, полученные из Примера исследования 1 и Примера исследования 3, в которых используются исследуемый раствор A (раствор, который содержит только DBT) и исследуемый раствор C (смешанный раствор, содержащий DBT, DMDBT и NA) соответственно. Отметим, что композиции исследуемых растворов A, C и E показаны в Таблице 1, ниже.The amount of 4,6-dimethyldibenzothiophene (DMDBT) adsorbed per gram of desulfurization agent powder is calculated from the analysis of the solution composition. 7 shows the results. 7 also shows the results of an adsorption study obtained from Example Study 1 and Example Study 3, using test solution A (a solution that contains only DBT) and test solution C (a mixed solution containing DBT, DMDBT and NA), respectively. Note that the compositions of the test solutions A, C, and E are shown in Table 1 below.

Таблица 1Table 1 Концентрация каждого компонента (мг/л)The concentration of each component (mg / l) Исследуемый раствор ETest solution E Исследуемый раствор CTest solution C Исследуемый раствор ATest Solution A 4,6-диметилбензотиофен (DMDBT)4,6-dimethylbenzothiophene (DMDBT) 46,746.7 23,123.1 Дибензотиофен (DBT)Dibenzothiophene (DBT) 22,722.7 39,939.9 Нафталин (NA)Naphthalene (NA) 22,122.1 N-тетрадекан (внутренний стандарт для GC (газохроматографических) анализов)N-tetradecane (internal standard for GC (gas chromatographic) analyzes) 45,345.3 26,526.5 39,539.5 ДеканDean РастворительSolvent РастворительSolvent РастворительSolvent

В соответствии с результатами, показанными на фиг.7, результаты исследования адсорбции, в которых используют исследуемый раствор C, содержащий DBT, DMDBT и NA, показывают, что количество адсорбированного DBT выше, чем количество адсорбированного DMDBT для всех агентов десульфуризации 1, 3 и 4. Это, вероятно, связано с тем фактом, что DBT и DMDBT конкурентно адсорбируются на центре адсорбции, и DBT, не содержащий метильных групп и имеющий низкое стерическое затруднение, адсорбируется более селективно.In accordance with the results shown in FIG. 7, the results of an adsorption study using test solution C containing DBT, DMDBT and NA show that the amount of adsorbed DBT is higher than the amount of adsorbed DMDBT for all desulfurization agents 1, 3 and 4 This is probably due to the fact that DBT and DMDBT are competitively adsorbed on the adsorption center, and DBT, which does not contain methyl groups and has low steric hindrance, is adsorbed more selectively.

С другой стороны, количество адсорбированного DMDBT, которое получают при исследовании адсорбции, в котором используют исследуемый раствор E, который представляет собой раствор, содержащий только DMDBT, значительно выше, чем количество DMDBT, адсорбированного из исследуемого раствора C, который представляет собой смешанный раствор. По отношению к агенту десульфуризации 1 (Au/CeO2), сравнение между количеством DMDBT, адсорбированным из раствора, содержащего только DMDBT (исследуемый раствор E), и количеством DBT, адсорбированным из раствора, содержащего только DBT (исследуемый раствор A), показывает, что количество адсорбированного DMDBT соответствует примерно 97% от количества адсорбированного DBT. Это подтверждает тот факт, что адсорбент по настоящему изобретению демонстрирует превосходные рабочие характеристики адсорбции DMDBT.On the other hand, the amount of adsorbed DMDBT that is obtained from an adsorption study using test solution E, which is a solution containing only DMDBT, is significantly higher than the amount of DMDBT adsorbed from test solution C, which is a mixed solution. With respect to desulfurization agent 1 (Au / CeO 2 ), a comparison between the amount of DMDBT adsorbed from a solution containing only DMDBT (test solution E) and the amount of DBT adsorbed from a solution containing only DBT (test solution A) shows that the amount of adsorbed DMDBT corresponds to approximately 97% of the amount of adsorbed DBT. This confirms the fact that the adsorbent of the present invention exhibits excellent DMDBT adsorption performance.

По отношению к не содержащему серы топливу, которое поставляется в настоящее время, 4,6-диметилдибензотиофен, который исключительно трудно удалять с использованием современной технологии, составляет относительно большую часть соединений дибензотиофена, остающихся в топливе. Результаты, показанные на фиг.7, показывают, что агент десульфуризации по настоящему изобретению имеет свойства, пригодные для удаления малых количеств оставшегося 4,6-диметилдибензотиофена.With respect to the sulfur-free fuel that is currently supplied, 4,6-dimethyldibenzothiophene, which is extremely difficult to remove using modern technology, makes up a relatively large proportion of the dibenzothiophene compounds remaining in the fuel. The results shown in FIG. 7 show that the desulfurization agent of the present invention has properties suitable for removing small amounts of the remaining 4,6-dimethyldibenzothiophene.

Claims (10)

1. Агент десульфуризации для жидкофазной адсорбционной десульфуризации, содержащий оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота, имеющими средний размер частиц 50 нм или меньше.1. A desulfurization agent for liquid phase adsorption desulfurization containing a metal oxide coated with gold nanoparticles having an average particle size of 50 nm or less. 2. Агент десульфуризации по п.1, который имеет удельную площадь поверхности
1 м2/г или более.
2. The desulfurization agent according to claim 1, which has a specific surface area
1 m 2 / g or more.
3. Агент десульфуризации для жидкофазной адсорбционной десульфуризации, где оксид металла с нанесенными на него наночастицами золота по п.1 фиксируется на элементе носителя.3. A desulfurization agent for liquid-phase adsorption desulfurization, where the metal oxide coated with gold nanoparticles according to claim 1 is fixed on the carrier element. 4. Агент десульфуризации по п.1, в котором объектом обработки является жидкое топливо, содержащее органическое соединение, содержащее серу.4. The desulfurization agent according to claim 1, in which the object of processing is a liquid fuel containing an organic compound containing sulfur. 5. Способ десульфуризации, включающий приведение агента десульфуризации по п.1 в контакт с жидкостью, содержащей органическое соединение, содержащее серу.5. The method of desulfurization, comprising bringing the desulfurization agent according to claim 1 into contact with a liquid containing an organic compound containing sulfur. 6. Способ десульфуризации по п.5, в котором объектом обработки является жидкое топливо, содержащее органическое соединение, содержащее серу.6. The desulfurization method according to claim 5, in which the object of processing is a liquid fuel containing an organic compound containing sulfur. 7. Способ десульфуризации по п.6, в котором жидкое топливо, служащее в качестве объекта обработки, содержит органическое соединение, содержащее тиофеновое кольцо.7. The desulfurization method according to claim 6, in which the liquid fuel serving as an object of processing contains an organic compound containing a thiophene ring. 8. Способ десульфуризации по п.7, в котором органическое соединение, содержащее тиофеновое кольцо, представляет собой, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединений на основе дибензотиофена и алкилдибензотиофена.8. The desulfurization process according to claim 7, wherein the organic compound containing a thiophene ring is at least one compound selected from the group consisting of compounds based on dibenzothiophene and alkyldibenzothiophene. 9. Способ регенерации агента десульфуризации, включающий термическую обработку агента десульфуризации после осуществления обработки десульфуризации, которая осуществляется с помощью способа по п.5, для удаления органического соединения, содержащего серу, адсорбированного на агенте десульфуризации.9. A method for regenerating a desulfurization agent, comprising heat treating the desulfurization agent after performing the desulfurization treatment, which is carried out using the method according to claim 5, to remove an organic compound containing sulfur adsorbed on the desulfurization agent. 10. Способ десульфуризации, включающий приведение агента десульфуризации, который подвергается обработке и регенерации с помощью способа по п.9, в контакт с жидкостью, содержащей органическое соединение, содержащее серу, с помощью способа по п.5. 10. The method of desulfurization, including bringing the desulfurization agent, which is subjected to processing and regeneration using the method according to claim 9, in contact with a liquid containing an organic compound containing sulfur, using the method according to claim 5.
RU2010141558/04A 2008-03-10 2009-03-05 Adsorbent desulphuriser for liquid phases RU2448771C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-058882 2008-03-10
JP2008058882 2008-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2448771C1 true RU2448771C1 (en) 2012-04-27

Family

ID=41065114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010141558/04A RU2448771C1 (en) 2008-03-10 2009-03-05 Adsorbent desulphuriser for liquid phases

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5170591B2 (en)
RU (1) RU2448771C1 (en)
WO (1) WO2009113445A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016024156A1 (en) 2014-08-12 2016-02-18 Ooo "Altayskiy Tzentr Prikladnoy Khimii" Method of refreshing a spent adsorbent
RU2776294C1 (en) * 2021-06-10 2022-07-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Method for oil purification from heteroatomic components

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102617281A (en) * 2011-01-28 2012-08-01 株式会社大赛璐 Method for removing sulfur compound from alcohol
WO2016136970A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 国立大学法人九州大学 Method for removing sulfur compounds included in liquid
US20190262798A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Chevron U.S.A. Inc. Metal nanoparticle-deposited, nitrogen-doped carbon adsorbents for removal of sulfur impurities in fuels
CN115382522A (en) * 2022-08-24 2022-11-25 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 Blast furnace gas desulfurizer regeneration system and method
CN117563556B (en) * 2024-01-16 2024-04-02 北京北大先锋科技股份有限公司 Renewable load-type desulfurizing agent and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146171C1 (en) * 1994-05-13 2000-03-10 Сайтек Текнолоджи Корп. Catalytic system for catalytic hydrodesulfurization hydrodehydrogenation, reforming, hydrogenation - dehydrogenation and isomerization of hydrocarbon raw material; method of production, activation, regeneration and use
EP1270069A1 (en) * 2000-03-31 2003-01-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Desulfurizing agent for hydrocarbon derived from petroleum, method for producing hydrogen for use in fuel cell and method for producing nickel-based desulfurizing agent
WO2004022224A1 (en) * 2002-09-05 2004-03-18 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Adsorbent for removing sulfur compound, process for producing hydrogen and fuel cell system
RU2292948C2 (en) * 2000-09-19 2007-02-10 Эм-Ай Эл.Эл.Си Metal oxide-base thickened composition
EP1792967A1 (en) * 2004-08-19 2007-06-06 Instituto Mexicano Del Petr Leo Selective absorption material and application method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909926A (en) * 1989-02-01 1990-03-20 Mobil Oil Corporation Method for removing mercury from hydrocarbon oil by high temperature reactive adsorption
JP2002249787A (en) * 2001-02-26 2002-09-06 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Method for removing impurity in fuel oil and treatment agent for fuel oil
JP4267483B2 (en) * 2003-05-28 2009-05-27 出光興産株式会社 Adsorbent for removing sulfur compounds and method for producing hydrogen for fuel cells
JP4113073B2 (en) * 2003-08-08 2008-07-02 コスモ石油株式会社 Hydrocarbon oil desulfurization agent
JP2005146054A (en) * 2003-11-12 2005-06-09 Idemitsu Kosan Co Ltd Desulfurizing agent and desulfurizing method using the same
US20060102522A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Turaga Uday T Desulfurization and novel process for same
JP5032992B2 (en) * 2005-08-12 2012-09-26 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Hydrocarbon oil desulfurization agent and desulfurization method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146171C1 (en) * 1994-05-13 2000-03-10 Сайтек Текнолоджи Корп. Catalytic system for catalytic hydrodesulfurization hydrodehydrogenation, reforming, hydrogenation - dehydrogenation and isomerization of hydrocarbon raw material; method of production, activation, regeneration and use
EP1270069A1 (en) * 2000-03-31 2003-01-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Desulfurizing agent for hydrocarbon derived from petroleum, method for producing hydrogen for use in fuel cell and method for producing nickel-based desulfurizing agent
RU2292948C2 (en) * 2000-09-19 2007-02-10 Эм-Ай Эл.Эл.Си Metal oxide-base thickened composition
WO2004022224A1 (en) * 2002-09-05 2004-03-18 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Adsorbent for removing sulfur compound, process for producing hydrogen and fuel cell system
EP1792967A1 (en) * 2004-08-19 2007-06-06 Instituto Mexicano Del Petr Leo Selective absorption material and application method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016024156A1 (en) 2014-08-12 2016-02-18 Ooo "Altayskiy Tzentr Prikladnoy Khimii" Method of refreshing a spent adsorbent
RU2776294C1 (en) * 2021-06-10 2022-07-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Method for oil purification from heteroatomic components

Also Published As

Publication number Publication date
JP5170591B2 (en) 2013-03-27
JPWO2009113445A1 (en) 2011-07-21
WO2009113445A1 (en) 2009-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sikarwar et al. Catalytic oxidative desulfurization of DBT using green catalyst (Mo/MCM-41) derived from coal fly ash
Wang et al. The enhanced adsorption of dibenzothiophene onto cerium/nickel-exchanged zeolite Y
JP5033881B2 (en) Method for adsorption of sulfur compounds from hydrocarbon streams
RU2448771C1 (en) Adsorbent desulphuriser for liquid phases
AU2013270629B2 (en) Polymetallic capture mass for capturing heavy metals
US10112171B2 (en) Regenerable system for the removal of sulfur compounds from a gas stream
JP4815441B2 (en) Method for removing sulfur compounds from hydrocarbon streams and adsorbents used in the method
KR20050085710A (en) Hydrotreating catalyst for gas oil, process for producing the same, and method of hydrotreating gas oil
CN101618313B (en) Desulfurization adsorbent, preparation method and application thereof
Lyu et al. Reactivation of spent S-Zorb adsorbents for gasoline desulfurization
WO2018126252A1 (en) Nanowire-based hydrodesulfurization catalysts for hydrocarbon fuels
JP5032992B2 (en) Hydrocarbon oil desulfurization agent and desulfurization method
Ye et al. [O]-induced reactive adsorptive desulfurization of liquid fuel over AgXO@ SBA-15 under ambient conditions
US8877153B2 (en) Adsorbent for ultradeep removal of sulfur compounds from distillate fuels
US8697920B2 (en) Use of solids based on zinc ferrite in a process for deep desulphurizing oxygen-containing feeds
Lin et al. Sulfur content reduction of waste oil by modified NaY zeolite
Awadh et al. Preparation and characteristics of CuO/γ-Al2O3 nanocomposite as efficient adsorbent for adsorption of sulfur compounds from Iraqi naphtha
WO2008030540A2 (en) Oxidatively regenerable adsorbents for sulfur removal
Tao et al. Enhanced performance of adsorptive removal of thiophenic compounds from model fuels and aromatics over Ag and Ce doped SiO2 aerogel composites
JP3324746B2 (en) Sulfur compound adsorbent
TWI469826B (en) Desulfurization adsorbent and its preparation method and application
Zaki et al. Selected oxide materials for sulfur removal
Zhang et al. Cu/ZnO/Al2O3 sorbent promoted by Zr for the ultra-deep removal of thiophene in simulated coke oven gas
JP2005058856A (en) Desulfurizing agent for hydrocarbon oil
吕燕军 et al. Removal of Heteroaromatic Sulfur Compounds by a Non-noble Metal Fe Single-atom Adsorbent