三元硼酸基低共熔溶剂用于燃油的萃取耦合氧化脱硫研究
发布时间：2021-11-03 09:03
工业进程的迅速发展,尤其是汽车使用量的增加,导致石油燃料的需求量剧增。然而经过燃烧后会产生大量的SOx会对环境以及人类生命财产安全带来恶劣的影响,为了实现可持续发展的目标,各国对燃油中硫化物的排放进行严格控制。目前工业上的脱硫技术为加氢脱硫（HDS）,但是HDS需要严苛的反应条件,因此非加氢脱硫目前受到了极力的追捧,尤其是氧化脱硫（ODS）,其反应条件温和,操作便捷,对多环硫化物脱除效率高。离子液体（ILs）作为一种新型的溶剂已在很多领域取代了易燃易挥发的有机溶剂,近年来在脱硫方向得到了广泛的应用,但是合成步骤相对复杂,难降解。为了克服这些缺点,本文合成了ILs的类似物低共熔溶剂（DESs）,比ILs成本低、更加绿色环保。选择硼酸（BA）为氢键供体（HBD）,调节氢键受体（HBA）,制备了一系列三元硼酸基DESs并将其作为脱硫反应的萃取剂和催化剂,建立了新型的萃取耦合催化氧化脱硫系统（ECODS）。首先以金属氯化物为HBAs,硼酸和聚乙二醇（PEG）为HBDs,一锅法合成了一系列三元DESs并用于模型油的脱硫。对DESs进行1H-NMR和FT-IR表征,探讨各组分...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
6-DMDBT生物脱硫流程图
三元硼酸基低共熔溶剂用于燃油的萃取耦合氧化脱硫81.3.3萃取脱硫萃取脱硫（EDS）就是指选取萃取剂将油品中的硫化物与其它物质实现分离，主要归属于油品中各物质在萃取剂中的溶解度不同，因此，选择合适的萃取剂对于EDS是至关重要的[34,35]。EDS因为可以在常温条件下操作，萃取反应时间极短，反应结束易分离等优点，目前已然成为一种十分常见的脱硫技术[36,37]。含DBT的模型油为例，萃取过程如下图1.2所示，首先将萃取剂加入油品中充分搅拌进行反应，根据相似相溶的原理，油品中的含硫化合物会溶入萃取剂相，由于萃取剂对油品中的其他物质溶解性很差，可以快速分离，即实现了硫化物的脱除。利用反萃取法可以将萃取剂相中的硫化物进行去除，从而实现萃取剂的重生。图1.2萃取脱硫过程示意图Fig.1.2SchematicdiagramofEDSprocess.1.3.3.1有机溶剂萃取脱硫有机溶剂萃取脱硫，顾名思义，就是选取一些有机溶剂（如：醇类、乙腈、醛酮类、酸酐类等）作为萃取剂进行萃取实验。Kianpour等[38]通过研究发现一种良好的有机溶剂：聚乙二醇（PEG），其可以直接用于EDS，且脱硫性能较为理想。PEG自身有很多优点，如：极低的蒸气压；沸点相对较高，达到了150oC，表明在宽温度范围内具备适用性；无腐蚀性；廉价绿色环保等。PEG在进行EDS活性实验时，仅仅经过5min反应，对DBT的脱除效率就达到了76%，为了达到深度脱硫的效果，对油品进行多次萃取，在3次之后，效率为98%。接着又对不同的含硫化合物进行活性考察，按照4,6-DMDBT，BT，DBT的顺序增长。还对反应时间，萃取剂用量等一些常规的实验参数进行了考察。最终，在循环实验中，可以反应五次活性并未发生变化。PEG具有优异的EDS活性可能是因为硫
江苏大学硕士学位论文13熔溶剂等材料[3,62-64]开展的研究，下面将对这些材料进行详细的介绍。图1.3ODS过程示意图Fig.1.3ODSprocessdiagram.1.3.4.1过渡金属及其氧化物催化剂氧化脱硫在过渡金属氧化物（TMO）中，表面氧空位会极大地影响材料的催化性能。目前，制备既具有高比表面积且富含氧空位的金属氧化物材料还是十分困难的，因为所使用的合成方法大多是浸渍法，但是会有废物产生且反应时间相对较长。He等[65]使用晶格精炼法获得了一系列高比表面积且富含氧空位的过渡金属氧化物，主要是利用尿素辅助对商品级TiO2，CeO2，ZnO等TMO进行球磨，在制备过程中，由于存在晶格细化和尿素分解的协同作用，会导致TMO表面晶格紊乱从而生成大量的氧空位，且比表面积也会显着的增加，从而可以增强催化氧化性能。该晶格精炼法清洁环保，无需使用任何的强酸强碱等危害环境的材料。对得到的材料进行了ODS性能考察，结果表明，A-TiO2纳米颗粒具有良好的催化脱硫性能，以空气为氧化剂，在3h内对DBT的脱除率达到了97.3%。这么理想的催化活性，可能与晶格氧空位和表面晶格无序层有关。此外，在机理探讨中发现，TMO中的氧空位促进了O2的化学吸附和电子在缺陷部位和氧物种之间的转移，进一步生成了活性氧，从而可以催化氧化硫化物，该A-TiO2材料具有良好的循环稳定性。Wu等[66]通过探索纳米颗粒（NPs）和调整电子结构以改变材料的催化性能，选择六方氮化硼（h-BN）为载体，制备负载型催化剂PtNPs/h-BN。因为h-BN在边缘电子比较富集，PtNPs在此可以形成强大的边缘相互作用，从而可以使得PtNPs均匀稳定地分散在h-BN边缘。通过XPS等表征表明了h-BN中的电荷从h-BN中的B原子转移到PtNPs，再从PtNPs转移到BN结构的N原子上，在这过程中可以使得PtNPs带正电，使
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于咪唑离子液体的锰（Ⅱ）配合物的合成、晶体结构及发光性能[J]. 李凌燕,李嫚,李雷,俞云耀,潘尚可,潘建国. 无机化学学报. 2019(12)
[2]Extractive Desulfurization from Simulated Sulfur-Rich Naphtha[J]. Shen Xizhou,Li Zhiqiang,Fang Liuya,Song Hao,Gan Feng,Shen Zhi. China Petroleum Processing & Petrochemical Technology. 2019(03)
[3]生物脱硫在化石燃料方面的应用及前景分析[J]. 李淼,肖雷,张曼娟,方凯旋. 山东化工. 2017(02)
[4]硫醚类硫化物的热解及腐蚀性研究[J]. 杨波,王树青,田松柏,郑向明,刘灵芝. 石油化工腐蚀与防护. 2010(04)
本文编号：3473414
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
6-DMDBT生物脱硫流程图
三元硼酸基低共熔溶剂用于燃油的萃取耦合氧化脱硫81.3.3萃取脱硫萃取脱硫（EDS）就是指选取萃取剂将油品中的硫化物与其它物质实现分离，主要归属于油品中各物质在萃取剂中的溶解度不同，因此，选择合适的萃取剂对于EDS是至关重要的[34,35]。EDS因为可以在常温条件下操作，萃取反应时间极短，反应结束易分离等优点，目前已然成为一种十分常见的脱硫技术[36,37]。含DBT的模型油为例，萃取过程如下图1.2所示，首先将萃取剂加入油品中充分搅拌进行反应，根据相似相溶的原理，油品中的含硫化合物会溶入萃取剂相，由于萃取剂对油品中的其他物质溶解性很差，可以快速分离，即实现了硫化物的脱除。利用反萃取法可以将萃取剂相中的硫化物进行去除，从而实现萃取剂的重生。图1.2萃取脱硫过程示意图Fig.1.2SchematicdiagramofEDSprocess.1.3.3.1有机溶剂萃取脱硫有机溶剂萃取脱硫，顾名思义，就是选取一些有机溶剂（如：醇类、乙腈、醛酮类、酸酐类等）作为萃取剂进行萃取实验。Kianpour等[38]通过研究发现一种良好的有机溶剂：聚乙二醇（PEG），其可以直接用于EDS，且脱硫性能较为理想。PEG自身有很多优点，如：极低的蒸气压；沸点相对较高，达到了150oC，表明在宽温度范围内具备适用性；无腐蚀性；廉价绿色环保等。PEG在进行EDS活性实验时，仅仅经过5min反应，对DBT的脱除效率就达到了76%，为了达到深度脱硫的效果，对油品进行多次萃取，在3次之后，效率为98%。接着又对不同的含硫化合物进行活性考察，按照4,6-DMDBT，BT，DBT的顺序增长。还对反应时间，萃取剂用量等一些常规的实验参数进行了考察。最终，在循环实验中，可以反应五次活性并未发生变化。PEG具有优异的EDS活性可能是因为硫
江苏大学硕士学位论文13熔溶剂等材料[3,62-64]开展的研究，下面将对这些材料进行详细的介绍。图1.3ODS过程示意图Fig.1.3ODSprocessdiagram.1.3.4.1过渡金属及其氧化物催化剂氧化脱硫在过渡金属氧化物（TMO）中，表面氧空位会极大地影响材料的催化性能。目前，制备既具有高比表面积且富含氧空位的金属氧化物材料还是十分困难的，因为所使用的合成方法大多是浸渍法，但是会有废物产生且反应时间相对较长。He等[65]使用晶格精炼法获得了一系列高比表面积且富含氧空位的过渡金属氧化物，主要是利用尿素辅助对商品级TiO2，CeO2，ZnO等TMO进行球磨，在制备过程中，由于存在晶格细化和尿素分解的协同作用，会导致TMO表面晶格紊乱从而生成大量的氧空位，且比表面积也会显着的增加，从而可以增强催化氧化性能。该晶格精炼法清洁环保，无需使用任何的强酸强碱等危害环境的材料。对得到的材料进行了ODS性能考察，结果表明，A-TiO2纳米颗粒具有良好的催化脱硫性能，以空气为氧化剂，在3h内对DBT的脱除率达到了97.3%。这么理想的催化活性，可能与晶格氧空位和表面晶格无序层有关。此外，在机理探讨中发现，TMO中的氧空位促进了O2的化学吸附和电子在缺陷部位和氧物种之间的转移，进一步生成了活性氧，从而可以催化氧化硫化物，该A-TiO2材料具有良好的循环稳定性。Wu等[66]通过探索纳米颗粒（NPs）和调整电子结构以改变材料的催化性能，选择六方氮化硼（h-BN）为载体，制备负载型催化剂PtNPs/h-BN。因为h-BN在边缘电子比较富集，PtNPs在此可以形成强大的边缘相互作用，从而可以使得PtNPs均匀稳定地分散在h-BN边缘。通过XPS等表征表明了h-BN中的电荷从h-BN中的B原子转移到PtNPs，再从PtNPs转移到BN结构的N原子上，在这过程中可以使得PtNPs带正电，使
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于咪唑离子液体的锰（Ⅱ）配合物的合成、晶体结构及发光性能[J]. 李凌燕,李嫚,李雷,俞云耀,潘尚可,潘建国. 无机化学学报. 2019(12)
[2]Extractive Desulfurization from Simulated Sulfur-Rich Naphtha[J]. Shen Xizhou,Li Zhiqiang,Fang Liuya,Song Hao,Gan Feng,Shen Zhi. China Petroleum Processing & Petrochemical Technology. 2019(03)
[3]生物脱硫在化石燃料方面的应用及前景分析[J]. 李淼,肖雷,张曼娟,方凯旋. 山东化工. 2017(02)
[4]硫醚类硫化物的热解及腐蚀性研究[J]. 杨波,王树青,田松柏,郑向明,刘灵芝. 石油化工腐蚀与防护. 2010(04)
本文编号：3473414
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3473414.html
最近更新
教材专著
