4,6-二甲基二苯并噻吩的深度加氢脱硫研究

4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）是一种存在于石油中的有机硫化物，其深度加氢脱硫（HDS）对于生产符合环保标准的超低硫柴油至关重要。在国际环境限制日益严格的背景下，降低柴油中的硫含量成为石油加工行业的关键任务。

图一 4,6-二甲基二苯并噻吩

结构特点与脱硫难点

4,6-二甲基二苯并噻吩的分子结构中含有两个甲基，分别处于4号位和6号位，其产生的空间位阻限制了其直接脱硫途径。在加氢脱硫反应中，使得传统的脱硫方法难以有效发挥作用，需要寻找更高效的催化剂和反应条件来实现深度脱硫。

图二 4,6-二甲基二苯并噻吩的分子结构

脱硫催化剂的研究

为了实现4,6-二甲基二苯并噻吩的深度脱硫，研究人员不断探索新型催化剂和改进反应条件。NiW和NiMo催化剂在Al₂O₃载体上的应用较为广泛，其加氢能力和功能在深度加氢脱硫处理中发挥了重要作用。研究发现，通过对催化剂载体进行改性，可以调整其物理化学性质，进而影响活性相的形成、分散以及与反应物的相互作用，提高脱硫效果。ZrO₂的引入能够增强NiMoS相的分散性和还原性，对催化剂的性能产生积极影响。

研究人员通过溶胶-凝胶法制备了不同Al₂O₃浓度的AlₓZr₁₀₀₋ₓ载体，并负载NiWS活性组分，用于4,6-二甲基二苯并噻吩的深度加氢脱硫反应研究。通过一系列表征手段，如UV-vis光谱、Raman光谱、H₂-TPR、HRTEM和XPS等，对催化剂的结构和性能进行了深入分析。

在氧化物相表征中，发现随着ZrO₂含量的增加，催化剂中Ni和W物种的配位环境发生变化，八面体配位的物种逐渐增多。较低的 Al₂O₃含量有助于通过削弱W-O-Al键的相互作用，促进“Type II”NiWS相的形成，并提升W和Ni物种的硫化程度 。在硫化物相表征中，ZrO₂浓度的增加会使WS₂板的尺寸和堆叠数增大，且NiWS/Al₂₅Zr₇₅催化剂表现出最高的堆叠数。此外，该催化剂表面的硫含量较高，有利于形成更多的活性位点，提高加氢脱硫性能。在4,6-二甲基二苯并噻吩的深度加氢脱硫反应中，NiW/Al₂₅Zr₇₅催化剂展现出最高的初始反应速率，其活性比其他催化剂更高。随着Al₂O₃浓度的增加，催化剂的活性逐渐降低。这是因为Al₂O₃含量的增加会导致 NiWS 相和活性位点的形成减少，限制了催化性能的发挥。研究还发现，较低Al₂O₃浓度的催化剂更倾向于通过加氢途径进行反应，而较高Al₂O₃浓度的催化剂则更有利于直接脱硫途径。

深远意义

对于深入理解4,6-二甲基二苯并噻吩的加氢脱硫机制以及开发高效的脱硫催化剂具有重要意义。通过优化Al₂O₃浓度，可以调控催化剂的结构和性能，提高其对其脱硫效率，为生产超低硫柴油提供了更有效的技术支持，实现更高效、更环保的石油脱硫工艺[1]。

参考文献

[1]Martínez G C J ,Esquivel C G ,Pozos T A J , et al.Al2O3 Concentration Effect on Deep Hydrodesulfurization of 4,6-Dimethyldibenzothiophene over NiWS/Al2O3-ZrO2 Catalysts.[J].ACS omega,2024,9(39):40738-40748.