[发明专利]一种两步法柴油氧化脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油脱硫的方法，具体涉及一种两步法柴油氧化脱硫的方法。

背景技术

随着人类社会现代化进程的加快，车辆燃油的消耗量迅猛增长，含硫燃油在燃烧过程不可避免向环境排放大量的硫化物，对环境造成严重污染，如酸雨和颗粒物的排放等，严重威胁到人类的生存环境和社会的可持续发展，引起社会公众和政府的广泛关注。据报道每年由于汽车燃油燃烧向空气中排放的SO₂达几千万吨，它已成为大气污染的主要源头之一；与此同时，SO₂对NO_x以及颗粒物的产生有明显的促进作用。为此，世界各国制定了严格的燃油含硫标准，清洁燃油的生产成为全球石化企业研究的热点。

目前，炼油厂使用的燃油脱硫技术是加氢脱硫，它存在的问题是：加氢脱硫需要在较高的反应温度(300-400℃)和压力(3-6 MPa)下进行，需大量消耗氢气，而且难脱除燃油中有空间位阻效应的硫化物[1]（[1] Xiao, J.; Sitamraju, S.; Chen, Y.; Janik, M.; Song, C.S. Air-promoted Adsorptive Desulfurization (ADS) over TiO₂-CeO₂ Mixed Oxides from Diesel Fuel under Ambient Conditions. ChemCatChem 2013, 5, 3582-3568.）。因此，研究和开发低能耗，不消耗氢气的高选择性深度脱硫技术，不仅具有科学价值，而且还具有重大的国家需求和现实意义。

氧化脱硫因不消耗氢气、可在温和反应条件下，将燃油中的硫化物在催化剂表面氧化从而获得含砜燃油，而砜易通过吸附或萃取等后处理技术去除，因而是一种极具应用前景的燃油脱硫技术。然而，当前的氧化脱硫技术面临的关键难题是合适氧化剂的选取及其与氧化脱硫催化剂的匹配，以及氧化剂/催化剂的后续分离问题等[2,3]（[2] Sundararaman, R.; Ma, X.L.; Song, C.S. Oxidative Desulfurization of Jet and Diesel Fuels Using Hydroperoxide Generated in Situ by Catalytic Air Oxidation. Ind. Eng. Chem. Res. 2010, 49, 5561-5568. [3] Xiao, J.; Wu, L.; Wu, Y.; Liu, B.; Li, Z; Xia, Q; Xi, H. Oxidative Desulfurization of Gasoline Using a Phosphotungstic Acid/Activated Carbon Catalyst with Hydrogen Peroxide and Effects of Gasoline Composition. Appl. Energy 2014, 113, 78-85.）。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于发明一种两步法柴油氧化脱硫的方法。该方法操作简单，可在温和反应条件下进行，不需消耗氢气，可催化氧化脱除柴油中的有机硫。与此同时，该方法避免了氧化剂的后续分离问题，而氧化脱硫催化剂则易通过固液分离而回收和再生循环使用。

一种两步法柴油氧化脱硫的方法，包括如下步骤：

(1) 将空气通入含有机硫的柴油中进行光激发反应，促进柴油原位产生活性氧物种，得到含活性氧物种的柴油；

(2) 将氧化脱硫催化剂加入到步骤（1）得到的含活性氧物种的柴油中进行催化氧化脱硫反应，从而实现柴油中有机硫的氧化。

上述方法中，步骤(1)中所述光激发反应的条件为在30-110℃温度范围内光照；所述光照的光源为汞灯或氙灯；所述光源功率为100-800W；所述光源所发出的光为紫外光或可见光；所述空气的流速为5-40 min^-1；所述反应的反应时间为5-30 h。