[发明专利]一种活性炭负载固体超强酸催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体地，涉及一种活性炭负载固体超强酸催化剂及其制备方法，制备的催化剂可用于油品催化氧化脱硫。

背景技术

柴油中有机硫化物燃烧会生成SO_x，对环境造成污染，并且危害人类健康。为此，世界上大部分国家制定了相应的法规限制柴油中的硫含量。从2013年7月起，我国柴油市场已全面启用国三标准，即硫含量由350μg·g^-1降至150μg·g^-1，2015年1月起柴油全面执行国四标准，硫含量进一步降低至50μg·g^-1。因此，研究开发环境友好的油品深度脱硫技术具有重要意义。

目前，在深度脱硫方面，加氢脱硫工艺操作条件苛刻，设备投资费用高，对空间位阻大的二苯并噻吩类硫化物脱除困难，因此，非加氢脱硫技术成为研究热点。其中，氧化脱硫以其脱硫率高、反应条件温和、工艺流程简单等优点，并且可以深度脱除柴油中80％以上的噻吩类含硫化合物，因此成为国内外研究的热点。

氧化脱硫是在常温、常压和催化剂存在的条件下，利用氧化剂选择性地将有机含硫化物氧化成亚砜或砜类化合物，增加其极性，然后用溶剂萃取等方法将氧化产物砜和亚砜从油品中分离除去，从而达到深度脱硫的目的。能够氧化二苯并噻吩类硫化物的氧化剂很多，在已报道的氧化脱硫方法中采用过氧化氢作为氧化剂，并通过使用液体酸作催化剂。过氧化氢/液体酸氧化脱硫体系虽然能达到较高脱硫率，但液体酸部分溶于油品中影响燃料油品质，而且液体酸容易腐蚀设备，难以连续生产，产物与催化剂难分离等。近年来国内外关于固体酸催化剂的研究报道很多，采用固体酸催化剂用于氧化脱硫，催化剂易于分离回收，不影响燃料油品质，原料利用充分。

催化剂焙烧的传统方式是用马弗炉或电炉，加热时间长、能耗大。微波是一种电磁波，具有波长短(1m～1mm)，频率高(300MHz～300GHz)等特点。与传统的加热方式不同，微波加热具有热效应，物体的升温是通过外磁场与物体内部相互作用引起的分子振动，而不是热传导的方式。微波辐射直接与物料作用并在介电材料内部发生电磁能转化为热能，它是一种体积加热而不是外部热源的热传导；微波加热的热效应能够诱导反应高效、迅速地发生，使加热时间短且节约能源。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种活性炭负载固体超强酸催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

活性炭负载固体超强酸催化剂，以活性炭为载体，ZrO₂为活性组分，(NH₄)₂S₂O₈溶液为促进剂；其中：原料重量百分比组分如下：

活性炭：50％～85％

ZrOCl₂·8H₂O：10％～30％

(NH₄)₂S₂O₈溶液：5％～25％。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、S₂O₈^2-具有很强的电子诱导效应，使得与之相连的表面金属原子产生缺电子状态，从而呈现酸性，在氧化剂的存在下而适合于脱硫；

2、活性炭负载固体超强酸催化剂具有酸性强，无毒害，比表面积大，低温条件活性高，能选择性将二苯并噻吩有效地氧化为极性更大的相应砜类物质；

3、催化剂易于分离回收，不影响燃料油品质，原料利用充分，并且催化剂具有较好的稳定性；

附图说明

图1为微波加热装置示意图；

图2为氧化脱硫装置示意图；

图3为微波加热温度对脱硫率的影响；

图4为催化剂重复使用对脱硫率的影响。

图中，1、氮气瓶；2、微波加热炉；3、热电偶；4、物料管；5、匣钵；6、尾气收集瓶；7、冷凝管；8、铁架台；9、圆底烧瓶；10、热电偶；11、控温磁力搅拌器；12、搅拌磁子。

具体实施方式

活性炭负载固体超强酸催化剂，以活性炭为载体，ZrO₂为活性组分，(NH₄)₂S₂O₈溶液为促进剂；其中，原料重量百分比组分如下：

活性炭：50％～85％