外加磁场对燃料油氧化脱硫助催化作用的研究

摘要

含硫燃料油燃烧生成的硫化物导致了全球性的环境问题和社会问题，严重影响到人类的可持续发展，因此降低燃油的硫含量已成为一项迫切而重要的任务。油品脱硫技术可分为两大类：加氢脱硫和非加氢脱硫。目前，加氢脱硫技术仍然是工业上燃料油脱硫的主要技术。但由于该技术存在装置投资大，操作费用高，反应条件苛刻等不利因素，所以难以普遍满足生产超低硫清洁燃油的需要。因此，非加氢脱硫技术的研究工作具有重要的理论和实践意义。在非加氢脱硫技术中，氧化脱硫因其具有反应条件温和、工艺简单、非临氢操作等特点，已成为近年来的一个新的研究热点。在氧化脱硫研究中，杂多化合物做为催化剂材料，因其制备方法简单，具有催化活性高与绿色环保等优点，因而受到了更多的关注。 磁场能够改变分子中电子运动状态，因而必然对化学反应具有一定的影响。近年来，关于磁场对化学反应的影响研究日趋增多，已经从应用和理论等方面研究了许多体系的磁效应机制。研究表明，磁场能有效地控制某些反应的速度、影响反应历程，甚至决定某些反应发生与否。但目前尚未见将磁场应用于燃料油脱硫方面的文献报导。 本文将磁场引入燃料油脱硫反应中，以合成的铁取代磷钨杂多酸盐为催化剂，以30％过氧化氢为氧化剂，研究了外加磁场对含硫化合物氧化行为的影响，考察了磁场作用下氧化脱硫的工艺条件。实验结果表明：在未有催化剂存在条件下，当磁场强度为21mT，剂油比为3．0，反应温度0℃，反应时间60min的反应条件下，模拟油的脱硫率达到88．2％，比无磁场时提高4．8％；在有催化剂存在条件下，在外加磁场强度为17．3mT，反应时间为30min，反应温度为70℃，剂油比为3．0，催化剂用量为5％的反应条件下，模拟油的脱硫率达到98．2％，比无外加磁场时提高2％；将外磁场辅助催化氧化脱硫技术应用于FCC柴油时，在外加磁场强度19．2mT，反应时间75min，反应温度70℃，剂油比27．2，催化剂用量12％的反应条件下，FCC脱柴油硫率达到77．4％，比无外加磁场时的脱硫率提高了4．9％。实验结果表明，磁场辅助催化作用能有效促进燃料油中的含硫化合物的氧化反应，提高氧化脱硫反应速率及脱硫效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1柴油脱硫的意义

1.2原油中存在的含硫化合物

1.3柴油加氢脱硫技术

1.4柴油非加氢脱硫技术

1.4.1生物脱硫

1.4.2吸附脱硫

1.4.3萃取脱硫

1.4.4氧化脱硫

1.5杂多化合物

1.5.1杂多化合物的结构和特征

1.5.2杂多化合物的制备

1.5.3杂多化合物的催化作用

1.6磁场对化学反应的影响

1.7本课题研究的目的、意义及主要研究内容

第二章 实验部分

2.1实验原理

2.1.1氧化脱硫原理

2.1.2极性有机硫的萃取、吸附原理

2.2试剂与仪器

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.3实验方法

2.3.1铁取代磷钨杂多酸盐相转移催化剂制备

2.3.2模拟油品脱硫

2.3.3 FCC柴油氧化脱硫

2.4分析方法

2.4.1硫含量分析方法

2.4.2催化剂表征方法

第三章 铁取代磷钨杂多化合物的表征分析

3.1催化剂的红外光谱分析

3.2催化剂的紫外光谱分析

3.3催化剂的XRD表征

第四章 磁场对模拟油的氧化脱硫作用研究

4.1模拟油氧化脱硫工艺条件的考察

4.1.1电流强度(磁场强度)对脱硫效果的影响

4.1.2反应时间对脱硫效果的影响

4.1.3反应温度对脱硫效果的影响

4.1.4 30％过氧化氢用量(剂油比)对脱硫效果的影响

4.2本章小结

第五章 外加磁场与催化剂协同催化脱硫作用的研究

5.1模拟油催化氧化脱硫工艺条件的考察

5.1.1磁场电流值对脱硫效果的影响

5.1.2反应时间对脱硫效果的影响

5.1.3反应温度对脱硫效果的影响

5.1.4剂油比(O／S摩尔比)对脱硫效果的影响

5.1.5催化剂用量对氧化脱硫的影响

5.2本章小结

第六章 磁场与催化剂协同作用对FCC柴油氧化脱硫的影响

6.1磁场辅助脱硫方法在FCC柴油中的应用

6.1.1磁场电流值对脱硫效果的影响

6.1.2反应时间对脱硫效果的影响

6.1.3反应温度对脱硫效果的影响

6.1.4催化剂用量对氧化脱硫的影响

6.1.5剂油比(O／S摩尔比)对脱硫效果的影响

6.1.6无磁场对比实验

6.2本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

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