金属取代磷钨杂多化合物对燃料油氧化脱硫的催化作用

摘要

随着经济的不断发展，人类对液体燃料的需求也越来越大。液体燃料中的含硫化合物燃烧所产生的硫氧化物(SO<,x>)，排放到大气中会形成酸雨，更重要的是机动车尾气中的SO<,x>会导致尾气转化催化剂中毒，对环境造成污染。因此，世界各国为加强对环境污染的控制，不断提出更为严格的燃料含硫标准。传统的加氢脱硫技术由于它的反应条件高，需要高温高压，高活性的催化剂以及更长的反应时间，使其面临着巨大的挑战。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。在众多的非加氢脱硫中，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，成为近年来一个新的研究热点。同时杂多化合物因其制备方法简单，兼具高效的催化活性与绿色环保，而成为研究热点并在催化领域应用广泛。 本文用钨酸钠、磷酸氢二钠、季铵盐等一步合成法制备了不同过渡金属取代的磷钨杂多化合物，以所合成的化合物为催化剂，30％过氧化氢为氧化剂对燃料油进行了氧化脱硫实验，其中铜取代的杂多化合物具有较高的催化活性，通过IR、UV进行结构表征，并且研究了反应条件对油品中硫化物脱除效果的影响。结果表明：以四丁基铜取代磷钨杂多酸铵为催化剂，在催化剂用量为4.0％(催化剂与油品的质量比)，剂油比为2.5(30％过氧化氢中有效氧与油品中硫的物质的量比)，反应温度60℃，反应时间2h条件下，对模拟油1(以正辛烷为溶剂，噻吩为含硫模型化合物组成的模拟油)的脱硫率达到96.78％，在催化剂用量为10％，剂油比为27.5，反应温度70℃，反应时间2.5h条件下，对FCC柴油脱硫率为60.85％；以十六烷基三甲基铜取代磷钨杂多酸铵为催化剂，在催化剂用量为4.0％，剂油比为4.5，反应温度70℃，反应时间2h条件下，对模拟油2(以正辛烷为溶剂，二苯并噻吩为含硫模型化合物组成的模拟油)的脱硫率达到98.39％，在催化剂用量为3.0％，剂油比22，反应温度80℃，反应时间为2.5h的条件下，FCC柴油脱硫率为65.24％。实验结果表明，制备的过渡金属取代磷钨杂多化合物对燃料油氧化脱硫具有较高的催化活性。

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第一章绪论

1.1燃料油脱硫的必要性

1.2燃料油中硫的主要存在形式

1.3燃料油加氢脱硫技术

1.4燃料油非临氢脱硫技术

1.4.1吸附脱硫

1.4.2萃取脱硫

1.4.3催化裂化脱硫

1.4.4烷基化脱硫

1.4.5生物脱硫

1.4.6膜分离脱硫

1.4.7离子液体脱硫

1.4.8氧化脱硫

1.5杂多化合物概述

1.5.1杂多化合物的结构和特性

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本课题研究内容

第二章实验部分

2.1实验试剂与仪器

2.1.1实验试剂

2.1.2模拟油样的配制

2.1.3实验仪器

2.2实验步骤

2.2.1不同过渡金属取代磷钨杂多季铵盐的制备

2.2.2不同过渡金属取代磷钨杂多季铵盐的表征

2.2.3油品中硫化物的脱除实验

2.2.4油品中硫含量的测定方法

第三章铜取代磷钨杂多化合物的表征分析

3.1四丁基铜取代磷钨杂多酸铵表征分析

3.1.1红外光谱图

3.1.2紫外光谱图

3.2十六烷基三甲基铜取代磷钨杂多酸铵表征分析

3.2.1红外光谱图

3.2.2紫外光谱图

第四章油品催化氧化脱硫的研究

4.1催化剂、溶剂及萃取剂对油品脱硫的影响

4.1.1不同催化剂对脱硫效果的影响

4.1.2溶剂对脱硫效果的影响

4.1.3萃取剂对脱硫效果的影响

4.2四丁基铜取代杂多酸铵催化氧化脱硫研究

4.2.1反应条件对脱硫效果的影响

4.2.2催化剂的重复使用性

4.2.3催化剂在催化裂化柴油中的应用

4.3十六烷基三甲基铜取代杂多酸铵催化氧化脱硫研究

4.3.1反应条件对脱硫效果的影响

4.3.2催化剂的重复使用性

4.3.3催化剂在催化裂化柴油中的应用

4.4本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

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