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随着人们对环境保护意识的提升,需要改进传统加氢脱硫技术来满足对含硫燃料不断提高的要求,而改进这些技术需要更加苛刻的条件,比如更高的温度和压力,更活泼的催化剂,更长的反应时间等,这就大大增加了成本。氧化脱硫以投资少、操作费用低等特点日益受到人们的关注,是一个非常有前景的脱硫方法。目前,一般认为过氧化氢-甲酸体系在氧化脱硫的过程中产生过氧甲酸,过氧甲酸分解,生成过氧羟基自由基,从而起到氧化作用。但是目前氧化法脱硫普遍存在着一个问题:氧化剂一般为水溶性,与油品充分混合所需时间较长。本课题采用过氧化氢-甲酸体系氧化模拟柴油,分别用超声波辅助、搅拌和添加相转移催化剂等方式增加油水两相传质达到加快反应的效果,同时对两种传质效果进行了比较。全文内容如下:
超声波以其机械作用和空化作用可以增强两相间的传质效果而被引入反应体系。考察了相同超声功率时不同频率下超声波辅助氧化脱硫反应的效果,以及相同超声波频率下不同超声功率对超声波辅助氧化脱硫效果,确定了超声频率28KHz和超声功率600W为最优条件。在V(模拟柴油):V(过氧化氢):V(甲酸)=50:1:10,水浴控温,超声波辅助氧化20min脱硫率可达98.1%。同样条件下,无超声辅助氧化脱硫率不到10%。
通过搅拌增加氧化剂和反应物之间接触机会,考察了不同搅拌速度对氧化脱硫反应的影响,以及搅拌温度对氧化脱硫反应的影响。发现同温下搅拌反应脱硫率随着搅拌速度的增加而增大,当V(模拟柴油):V(过氧化氢):V(甲酸)=50:1:10,搅拌速度为1000r/min,40℃,反应0.5小时脱硫率可达92.0%。20℃到30℃脱硫率有很明显的提升,30℃到40℃提升幅度不大。
相转移催化剂以其特性是可以增大油水两相反应的。本文考察了常用相转移催化剂四丁基溴化铵对脱硫反应的影响。结果发现相转移催化剂不但不能提升反应脱硫率,而且还有可能与氧化剂反应阻碍反应的进行,四丁基溴化铵不适用本反应体系。
对比超声波辅助氧化脱硫和搅拌两种方式对脱硫率的影响,发现反应过程中,10分钟前搅拌反应优于超声,但是十分钟后超声优于搅拌,可以看到超声在反应前中期具有反应速率快的优势,但是从反应半小时最终的结果来看搅拌也可达到93.0%的脱硫率,相比耗能大的超声来说,超声对于搅拌并不存在优势。