《柴油功率超声氧化萃取脱硫技术的研究要点.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柴油功率超声氧化萃取脱硫技术的研究要点.doc（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、柴油功率超声氧化-萃取脱硫技术的研究重点柴油功率超声氧化-萃取脱硫技术的研究董丽旭(石油化工学院化学工程与工艺专业0204纲要:本实验研究了超声作用下柴油氧化脱硫,采纳H2O2作为此工艺的氧化剂。经过对不一样浓度的H2O2对河南南阳催化裂化柴油脱硫成效观察发现,30%浓度的H2O2的脱硫率最高。同时无机酸催化剂的脱硫成效表示,硫酸和磷酸按1:1比率混淆成效最好。再加入金属催化剂后脱硫率更高。实验结果表示了,功率超声作用下,H2O2硫酸与磷酸1/1混淆酸系统的最优操作条件:氧化系统:油(体积比=3:10;H2O2:混淆酸(体积比=1:1;超声作用时间9min。萃取剂:DMF;萃取剂:油(体积比=
2、1:1;萃取一次。硫含量从1936.48g/g降到99.73g/g,脱硫率94.8%,油收率90.2%。可见功率超声加强了整个氧化脱硫过程。别的,在相同的氧化和萃取条件下,柴油在低频28kHz时的脱硫成效比40kHz的脱硫成效好;同时在功率超声的功率为200W时脱硫率最大。重点词:柴油;脱硫;氧化;萃取;功率超声TheResearchonDeepOxidativeDesulfurization-ExtractionofDieselviaUltrasoundBSTRACT:oxidationdesulfurizationindieselwaswidelyresearchedviaultrasou
3、ndirradiationintheexperiment.WeuseH2O2asthisexperimentsoxidationagent.ThedesulfurizationresultofvariousconcentrationH2O2showedthatthesulfurremovalrateof30%H2O2wasthemosteffective.Atthesametimeintheexperiment,someinorganicacidshowedthatthesulfurremovalrateisbestwhensulfuricacidandphosphoricacidmixing
4、atonetoone.Thedesulfidationratemorehigherwhenaddtothemetalcatalyst./Theresultoftheexperimentindicatesthatwithultrasoundirradiation,theoptimaloperatingconditionsofH2O2-mixingacidsysteminthelaboratoryisthequantityoftheoxidativereagent:oilis3:100(thevolumeratio;thevolumeratioofoxidativereagentandmixing
5、acidis1:1;reactiontimeis9min;extractionsoventisDMF;thevolumeratioofextractionsoventandoilis1:1;extractiononetime.Theamountofsulfurcontentcanlowerfrom1936.48g/gto99.73g/g,thedesulfuridationrateis94.8%,theoilrecoverrateis90.2%.Theultrasoundcanintensifytheoxidativeprocess.Furthermore,inthesameoxidative
6、andextractioncondition,thedesulfurizationresultoflowfrequency28kHzisbetterthan40kHz.Itisalsobeenfoundthatthesulfurremovalratereachtothemosthighwhenpoweris200W.Keywords:Diesel;Desulfurization;Oxidation;Extraction;Ultrasound最近几年来,世界各国对运输燃料的需求量明显增添,由燃油造成的总排放量也不停增添。为了减少汽柴油发动机的排放,很多国家都拟订了日趋严格的法例,特别是对汽柴油中
7、硫含量的要求更为严格。为达到超低硫排放要求,汽车业已要求使用无硫燃料(硫含量小于10g/g。在美国,Tier规格要求从2004年开始,大多半汽油硫含量的均匀水平达到120g/g,到2006年汽油硫含量降低到30g/g,比此刻水平降落90%。在大多半欧洲国家,2005年汽油硫含量将限制在50g/g之内。一些国家采纳优惠的税收政策,使低硫和超低硫燃料提早投人使用。德国抢先在2001年开始使用硫含量低于50g/g的汽油,2003年硫含量低于10g/g。欧盟也正在为2009年实现硫含量低于10g/g的目标而努力1。MeiHai等2采纳H2O2作为氧化剂,磷钨酸作为氧化促进剂,在超声波的照耀下,只要7分
8、钟就能够使脱硫率达到99%以上。柴油中有机硫化物是一种有害物质,所以展开柴油脱硫研究,对降低柴油产品硫含量拥有重要意义。对柴油脱硫前后的样品的一些重要性质进行剖析的结果表示,柴油经过超声作用下的无机酸催化氧化与萃取脱硫过程,其硫含量、酸度、密度均降低,脱硫后质量能够达到国际车用洁净柴油质量标准。以上研究工作为进一步开发柴油功率超声氧化脱硫工艺确立了基础。1 实验部分1. 1超声波协助原理超声波作用于物质时可归纳为以下3种基本作用:(1机械作用。超声波在液体中流传时,此间质点位移振幅固然很小,但超声惹起的质点加快度却特别大。(2空化作用。超声波在液体媒质中流传时,液体中某些地区形成局部的临时负压
9、,于是在液体中产生空穴或气泡。在气泡快速缩短时,泡内的气体或蒸汽被压缩而产生约5000的高温,及局部高压约500大气压.并伴生激烈冲击波和时速达400km的射流,同时在水溶液中产生自由基OH。这就为化学及石油化工过程供给了一种特别特别的物理和化学环境。在液体中进行的超声办理技术几乎都与空化作用相关。(3热作用。超声波在媒质中流传,其振动能量不停被媒质汲取转变成热能而使自己温度高升。超声波这种特别作用为氧化反响供给了一种特别特别的化学环境,加强氧化系统的氧化能力,提升脱硫率,同时会缩短反响时间。1.2实验方法及实验室流程实验方法:柴油催化氧化:必定体积柴油加入到超声波反响器中,同时将必定量的按必
10、定比率混淆的氧化剂和催化剂快速加入超声波反响器中,保持必定温度进行催化氧化反响。达到规定反响时间后,将反响物与萃取剂依据必定的比率混淆于分液漏斗中,振荡后进行萃取,回收基层萃取剂并重生。对萃取后的油样测试硫含量。1.3柴油硫含量剖析方法本实验采纳微库仑法:微库仑法3用碘对样品油焚烧后生成的SO2进行库仑滴定从而测得硫含量。微库仑法所使用的仪器包含:微库仑仪、记录器、裂解炉、裂解管、滴定池、电磁搅拌器、注射进样器、气体流量器随和体稳流器。2结果与议论2. 1氧化促进剂的影响因为柴油中的硫化物需要必定量的氧化剂将其氧化成砜或亚砜等极性物质,所以氧化系统的用量和氧化系统的不一样直接影响氧化反响,从而
11、影响脱硫成效。在氧化脱硫反响中,氧化剂诚然是决定脱硫率的重点要素,而催化剂作为氧化剂促进剂其性质直接影响着克制H2O2分解的成效,从而影响脱硫成效,所以选择对H2O2克制成效好的酸是特别重要的。本实验用无机酸作为催化剂。反响条件:H2O2与无机酸的体积比为1:1;H2O2-无机酸氧化系统与油的体积比为3:100;萃取剂为DMF;一次萃取10min;萃取剂:油=1:1;反响系统在50下进行。结果见表2.1表2.1氧化促进剂对脱硫率的影响H2O2/ml磷酸/ml硫酸/ml收率/%原料含硫量/g/g样品含硫量/g/g脱硫率/%1.201.290.11936.48495.9195.391.20.30.
12、990.01936.48455.1394.501.20.60.690.11936.48436.1693.481.20.90.390.21936.48436.8293.441.21.290.01936.48510.0496.662.2金属催化剂的影响图2.2Fe对脱硫率的影响45036912151820时间/min剩余硫含量/g?-g1从图2.2中能够看出跟着Fe量的增添,脱硫率是先增添后减少。因为(Fe3+/Fe2+标准电极电对0.771处于0.682与1.77之间,所以既能够发生氧化反响又能够发生复原反响,从而促进过氧化氢分解,在开始阶段,跟着Fe质量的增添,在超声波作用下,会明显的促进过氧
13、化氢的分解加强氧化成效,降低硫含量。可是当Fe的量增添到必定程度时,过多的Fe在超声波的作用下,会使过氧化氢无效分解,降低氧化成效。本实验比较适合的Fe与H2O2的质量比为20/100。2.3功率超声的功率对脱硫成效的影响从表2.3可看出,在其余条件不变的状况下,跟着超声功率的增添脱硫率增大,而当功率超出200W时,持续加大功率脱硫率却渐渐减小。其原由是,跟着超声功率的提升,即随单位面积能量的增添功率超声的作用加强,超声作用加强,使脱硫率有所提升;进一步提升明声功率,氧化液中形成超声空化障蔽,这样就降低超声的效能,致使脱硫率降低。并且在实验中还发现超声功率越大,温度变化越大,温度难以控制。这是
14、因为超声功率越大,产生热体制的能力越强。所以从表4.6来看能够确立最适合功率为200W。表2.3超声功率对脱硫成效的影响实验号超声波功率/W脱硫率/%油收率/%112085.491220090.190340081.190460072.9912.4功率超声的频次对脱硫成效的影响由图2.4可见,频次为28KHZ的超声氧化脱硫率高于频次40KHZ的脱硫率。依据声学基来源理,介质对声波的汲取系数与频次平方成正比4超声波强度的衰减与频次的平方成正比,超声波的频次越高,其衰减越超出介质对声波的汲取,所以造成28KHZ时的脱硫率高于40KHZ。此外因为超声空化的阈值声强随频次而高升,所以28kHz的功率超声比较容易发生空化。很多学者对此作出解说:频次高升,声波膨胀相时间变短,空化核来不及增添到可产奏效应的空化泡,即便空化泡形成,声波的压
