[发明专利]光催化实时液相吸附脱硫方法

说明书

本发明涉及光催化实时液相吸附脱硫方法。具体涉及以TiO₂、TiO₂‑载体材料及Ag/TiO₂为液相脱硫吸附剂，采用紫外光作光催化，实现动态实时吸附脱硫。本发明利用TiO₂吸附脱硫机理，由光催化实时激发TiO₂表面的自由氢氧根基团，再与二氧化钛的吸附脱硫机理相结合，提高了现有TiO₂类吸附脱硫剂在固定床反应器中的实时吸附脱硫性能。本发明同时还解决了液态燃料中水分子对于酸性吸附剂的负面影响。本发明采用低功率紫外发生装置，也可利用太阳光中的紫外光实时激发吸附剂的活性基团，降低了能源消耗，并能实现光催化吸附脱硫工艺的工业化。

技术领域

本发明涉及一种液相吸附脱硫方法，特别涉及一种采用紫外光催化动态实时吸附脱硫工艺，适用于液体燃料中有机硫化物的脱硫处理，属原油的脱硫工艺技术领域。

背景技术

有机硫化物是原油中最常见的杂质。普遍存在于多种液体燃料中，如汽油、柴油以及航空燃料。有机硫化物在液态燃料燃烧后会生成二氧化硫和金属硫颗粒，从而造成严重的环境污染。近年来，随着原油品质不断下降，液态燃料中的有机硫含量逐年增加。为此，发达国家和多数发展中国家特别针对市售液态燃料中的硫含量制定了极其严苛的标准。此外，深度脱硫燃料的供应也约束着燃料电池这一先进技术的发展。

氢化脱硫技术是现阶段工业界普遍使用的脱硫手段。在高温高压下，有机硫化物在催化剂表面被氢气还原为H₂S，从液态燃料中脱离出来。但是，存在于汽油、柴油以及航空燃料中的有机硫化物多为噻吩和带苯环的噻苯有机硫化衍生物。此类有机硫化物性质稳定，难以发生传统的氢化反应。因此，现有的氢化脱硫过程并不能将这些有机硫化物从液体燃料中除去。所以，氢化脱硫技术难以达到深度脱硫的要求。综上所述，这些因素都促使各种脱硫技术飞速发展。

吸附脱硫技术是一种可以在常温常压下操作的深度脱硫方法。其反应条件温和，操作流程简单，而且所使用的吸附剂能再生并重复循环使用。参见附图1，它是传统吸附脱硫及高温再生工艺流程图。吸附脱硫技术使用固定床反应器，将液体燃料中的有机硫化物吸附于固体脱硫剂上，达到液相脱硫的目的。所使用的吸附剂床层可以在高温条件下再生并循环使用。吸附脱硫被大量研究，也被认为是最有潜力的一种脱硫技术，可以配合氢化脱硫技术甚至于取代现有的氢化脱硫工艺。近年来，吸附脱硫领域对光敏性半导体材料开始进行大量研究，并且取得了一定的成果。其中二氧化钛类吸附剂因其无毒、性质稳定而被普遍用于吸附脱硫研究中。大量研究表明TiO₂的吸附脱硫活性中心是其表面的酸性氢氧根基团(-OH)。大分子有机硫化物的硫原子或苯环可以通过氢键和氢氧根结合，从而吸附在二氧化钛表面，进一步达到吸附脱硫的目的。利用TiO₂或者以TiO₂为载体的金属脱硫吸附剂，也同样可将有机硫化物(例如噻吩或苯噻吩)从液体燃料中深度脱除。有机硫化物上的苯环，噻吩碳环或者硫元素都能与TiO₂表面的自由羟基形成氢键结合，从而使得有机硫化物从液相有机燃料中分离出来。Ag/TiO₂吸附剂除了利用表面羟基之外，Ag和Ti-OH活性基团还能形成特殊的Ag-O-Ti键，有机硫化物中的S元素则能和此特殊基团形成π键结合，从而实现有机硫化物的脱除。因此酸性羟基的数量直接决定了吸附剂的脱硫性能。研究表明燃料中的水分子会大大影响此类含有酸性脱硫活性中心的脱硫剂的吸附性能。燃料中的微量水分子将会比有机硫分子先一步与酸性氢氧根基团结合，从而降低吸附剂的脱硫能力。而当燃料中含有大量的水分子时，吸附剂表面会进一步形成一层水分子薄膜，水分子膜能完全阻隔有机硫分子和氢氧根基团的反应。综上所述，燃料中的水分子会对于吸附剂原有脱硫的性能带来极大的负面影响。现阶段，传统吸附脱硫工艺还无法解决此类由水分子引起的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中对含有有机硫化物的液态燃料进行吸附脱硫存在的不足，提供一种能有效提高液相脱硫吸附剂的实时吸附性能，同时又解决了液态燃料中水份对于吸附剂的负面影响的光催化实时液相吸附脱硫的方法。