[发明专利]一种稀土多酸与离子液体萃取催化燃料油氧化脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明属于燃料油催化氧化脱硫技术领域，特别涉及一种稀土多酸与离子液体萃取催化燃料油氧化脱硫的方法。

背景技术

原油及石油馏分中的硫以元素硫、硫化氢以及有机硫化物的形式存在。有机硫化合物一般可分为硫醇类、硫醚类、二硫化物类和噻吩类，这些含硫物质在原油的加工过程中分布于各馏分油中。汽油中的含硫化合物以硫醇、硫醚和单环噻吩为主，主要来源于FCC汽油。柴油馏分中的含硫化合物有硫醇、硫醚、噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩等等，其中二苯并噻吩的4位和6位有烷基存在时，由于烷基的位阻作用而使脱硫更加困难。油品的含硫化合物在燃烧后会生成硫氧化物，其中最主要的是二氧化硫。SOx被排放到大气中容易形成酸雨，破坏生态平衡，导致环境污染。尽管我国酸雨的形成部分是由工业和生活燃用高硫煤造成的，但车用燃料中的硫化物对大气造成的污染也不容忽视；同时燃料油中硫的存在会使汽车尾气中有害物质的排放量增加，导致汽车尾气转化催化剂中毒，并会对汽车金属部件产生腐蚀。

我国汽油、柴油与欧洲、美国、日本的汽油性质相比，主要特点是：硫含量较高；烯烃含量较高；油品中的芳烃水平低；油品的蒸汽压偏高；含氧化合物低；辛烷值分布不合理。我国规划燃料油质量到2010年与国际接轨，如何有效地脱除油品中硫化物，是保证国内炼油行业与欧美等发达国家相比具有竞争力的基础。因此，选择有效的脱硫法是关键。根据油品所含硫化物的特点，目前采用的物理或化学脱硫方法主要有催化加氢、生化法、催化氧化法、吸附法、溶剂萃取等技术。无论是原料的加氢还是选择性加氢处理技术，它们的共同点都是需要高温高压、消耗氢气、油品辛烷值降低。选择性加氢虽然在催化剂选择，工艺流程上进行了许多改进，避免了氢气的大量消耗，辛烷值损失减小，但是提高了设备投资和操作费用，该技术并未大面积的推广。所以要寻找一种操作条件温和，脱硫效果好，对环境无污染，耗能少，投资费用低，易于再生的脱硫剂是非加氢脱硫技术的关键。

多酸化合物是一类含有V、Mo、W等金属的多金属氧化物。由同种含氧酸根离子缩合形成的叫同多阴离子，其酸叫同多酸。由不同种类的含氧酸根阴离子缩合形成的叫杂多阴离子，其酸叫杂多酸。目前已知有近70种元素的原子可作为杂多酸中的杂原子，包括全部的第一系列过渡元素，几乎全部的第二、三系列过渡元素，再加上B、Al、Ga、Si、Ge、Sn、P、As、Sb、Bi、Se、Te、I等。而每种杂原子又往往可以不同价态存在于杂多阴离子中，所以种类是相当繁多的。多酸是具有拓扑结构的金属氧簇合物，在催化领域、生物学、电极、药物以及材料科学均有潜在应用，被称为无机高分子。

近年来，杂多酸(盐)作为有机合成和石油化工中的催化剂已经愈来愈受到人们的关注。杂多酸(盐)具有结构确定的优点，不仅有配合物和金属氧化物的结构特征，又有酸性和氧化还原性能；既可作为均相或多相催化剂，又可作为能同时传递质子和电子的双功能催化剂。在某些反应中，杂多酸(盐)的催化活性和选择性超过复合氧化物和分子筛。70年代以来，国外已有将杂多酸型催化剂用于工业化生产的实例，并逐渐开始了有关杂多酸的结构、性能与催化作用关系的系统研究。日本、前苏联分别在杂多酸型催化剂的多相催化和均相催化方面做了大量的工作。日本在70年代已在丙烯水合生产上采用杂多酸催化剂，成功地实现了工业化。国内对杂多酸型催化剂的应用研究也正在逐步开展。目前，国内有些化工厂已在醋化反应和双酚A合成上应用了杂多酸型催化剂，取得了较好的经济效益和社会效益。

与传统的Keggin型和Wells-Dawson型多酸阴离子相比，夹心型多酸阴离子具有更好的水解稳定性。该多酸阴离子可以在室温下的水溶液中保存20年以上而不发生降解，同时，该类多酸在水相中pH＝6.0～10的范围内可以稳定存在，与水滑石有很好的兼容性。

同传统的分子溶剂相比，离子液体具有更好的热稳定性和化学稳定性，更宽的液程，更低的蒸汽压，适于在较高温度下工作，并且还对多种有机无机材料具有良好的溶解度等特点。更独特的是依据组成离子液体的阳离子和阴离子种类不同，室温离子液体的物理化学性质有很大的差别，理论上可以根据要求进行离子液体设计。迄今为止，离子液体已经作为一种新型绿色介质和功能材料被广泛地应用在催化化学、有机合成、分离技术、电化学、材料科学、高分子合成和生命科学等领域。随着研究工作的深入，离子液体在化学中的应用研究，已由最初作为常规分子溶剂的绿色替代物，逐步向功能化离子液体或专用离子液体的设计和应用方面发展。

发明内容