本发明涉及催化脱硫,具体涉及一种氧化脱硫催化剂及其制备方法与应用。
背景技术:
1、含硫燃料油的使用会造成一系列问题,含硫燃油燃烧产生的sox不仅会导致汽车尾气净化处理装置的催化剂永久性中毒,使其对尾气中nox的处理效果显著降低,还会形成酸雨酸雾等,造成环境污染。燃料油中的含硫化合物主要有:硫醇、硫醚、二硫化物、四氢噻吩、噻吩、苯并噻吩(bt)、二苯并噻吩(dbt)、甲基二苯并噻吩和4,6-二甲基苯并噻吩等。
2、根据油品所含硫化物的特点,可采用不同的物理或化学方法进行脱硫处理。目前催化加氢、催化氧化、络合法、溶剂萃取、碱液处理等是降低油品硫含量的常用技术。随着对油品中硫含量日益严格的限制,油品深度脱硫将成为清洁油品生产的必经环节。加氢脱硫(hds)是一种成熟的柴油脱硫技术,但是存在噻吩类有机硫脱除困难、氢耗高、装置投资大、操作苛刻等缺点。氧化脱硫(ods)技术可在常压和接近常温条件下,把含硫化合物氧化成极性较高的砜类,再通过萃取、吸附过滤等达到深度脱硫目的,对催化加氢难以脱除的dbt有较高的脱除效率,能够达到超深度脱硫的要求。氧化脱硫与加氢脱硫相比较投资少,不使用昂贵的氢源,反应条件温和,是绿色脱硫工艺。目前有研究使用活性炭和炭黑等炭质材料作为氧化脱硫催化剂,但目前的活性炭催化剂的催化脱硫效果一般,需要进一步研发催化效率高的活性炭催化剂。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题,本发明的目的之一在于提供一种氧化脱硫催化剂。本发明的目的之二在于提供上述氧化脱硫催化剂的制备方法。本发明的目的之三在于提供上述氧化脱硫催化剂的应用。本发明的目的之四在于提供一种石油油品脱硫方法。
2、为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
3、本发明第一方面提供了氧化脱硫催化剂,所述氧化脱硫催化剂为负载磷钼酸的荔枝壳活性炭;所述荔枝壳活性炭是由荔枝壳炭经活化制得。
4、优选地,所述负载磷钼酸的荔枝壳活性炭中的荔枝壳活性炭与磷钼酸的质量比为(0.1-0.5):1。
5、优选地,所述荔枝壳活性炭上存在完整keggin结构的hpmo分子。
6、更优选地,所述hpmo分子的直径在3-5nm。
7、本发明第二方面提供了上述氧化脱硫催化剂的制备方法,包括如下步骤:
8、s1、将荔枝壳炭与活化剂混合,加热反应,制得荔枝壳活性炭;
9、s2、将所述荔枝壳活性炭浸渍在磷钼酸溶液中,过滤干燥,制得负载磷钼酸的荔枝壳活性炭,即氧化脱硫催化剂。
10、优选地,所述荔枝壳炭是由如下步骤的制备方法制得:将荔枝壳经清洗、干燥和研磨后得到荔枝壳粉,在500-600℃的氩气氛围中保温2-3小时,得到荔枝壳炭。更优选地,所述荔枝壳粉的粒径小于50-60目。
11、优选地,所述活化剂为碳酸钾或氢氧化钾。
12、优选地,所述活化剂与荔枝壳炭的质量比为(2-4):1。
13、优选地,步骤s1中,升温速率为5-10℃/min。
14、优选地,步骤s1中,反应温度为600-800℃。
15、优选地,步骤s1中,反应时间为0.5-2h。
16、优选地,步骤s1中,所述荔枝壳活性炭还经过干燥工艺。更优选地,所述干燥工艺为在100-150℃烘烤10-15小时。
17、优选地,步骤s2中,所述磷钼酸溶液的浓度为0.001-0.02g/ml。
18、更优选地,所述磷钼酸溶液采用的溶质为磷钼酸水合物,所述磷钼酸水合物的纯度为mo:45%-63%。
19、优选地,步骤s2中,所述磷钼酸溶液的溶剂为水。
20、优选地,步骤s2中,所述浸渍的温度为常温。
21、优选地,步骤s2中,所述浸渍的时间为10-15h。
22、本发明第三方面提供了上述氧化脱硫催化剂在催化油品氧化脱硫中的应用。
23、本发明第四方面提供了一种石油油品脱硫方法,包括如下步骤:含有硫化合物的石油油品与氧化剂和上述氧化脱硫催化剂接触,进行脱硫。
24、优选地,所述硫化合物选自噻吩类、苯并噻吩类和二苯并噻吩类中的至少一种。
25、更优选地,所述硫化合物在石油油品的浓度为200-2000ppm。
26、优选地,所述氧化剂选自过氧化氢、臭氧、氯酸中的一种或多种。
27、更优选地,所述氧化脱硫催化剂与氧化剂的用量比为1g:(0.1-0.4)ml。
28、本发明的有益效果是:
29、本发明提供了一种氧化脱硫催化剂,所述氧化脱硫催化剂为负载磷钼酸的荔枝壳活性炭;磷钼酸负载在荔枝壳活性炭载体上不仅与荔枝壳活性炭表面的含氧官能团进行结合,还能利用荔枝壳活性炭载体将hpmo高度分散在其表面上,为氧化反应提供更多的hpmo酸性中心,随着hpmo负载量的提高其酸量增加,具有较好的催化氧化脱硫活性。
30、与现有技术相比,本发明还具有以下有益效果:
31、1)本发明直接用荔枝壳活性炭负载钼酸盐,hpmo均匀分散在活性炭的表面上和孔道内,而且不会堵塞活性炭的孔道结构,从而为有机硫化物的扩散过程的顺利进行提供了反应场所,在一定的程度上更加有利于氧化脱硫反应的进行。
32、2)本发明采用浸渍法制备氧化脱硫催化剂,磷钼酸易于负载荔枝壳活性炭表面,且磷钼酸的keggin结构未被破环,即催化剂上存在完整的keggin结构的hpmo分子,hpmo分子的mo(vi)位点可以和氧化剂过氧化氢之间相互作用产生活性自由基物种,从而有效地提高了脱硫效率,脱硫效率可高达99.5%。
1.一种氧化脱硫催化剂,其特征在于,所述氧化脱硫催化剂为负载磷钼酸的荔枝壳活性炭;所述荔枝壳活性炭是由荔枝壳炭经活化制得。
2.根据权利要求1所述的氧化脱硫催化剂,其特征在于,所述负载磷钼酸的荔枝壳活性炭中的荔枝壳活性炭与磷钼酸的质量比为(0.1-0.5):1。
3.权利要求1或2所述氧化脱硫催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
4.根据权利要求3所述的氧化脱硫催化剂的制备方法,其特征在于,所述活化剂为碳酸钾或氢氧化钾;
5.根据权利要求3所述的氧化脱硫催化剂的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述加热反应的条件选自以下的一种或多种;
6.根据权利要求3所述的氧化脱硫催化剂的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述磷钼酸溶液的浓度为0.001-0.02g/ml;
7.权利要求1或2所述氧化脱硫催化剂在催化油品氧化脱硫中的应用。
8.一种石油油品脱硫方法,其特征在于,包括如下步骤:含有硫化合物的石油油品与氧化剂和权利要求1或2所述氧化脱硫催化剂接触,进行脱硫。
9.根据权利要求8所述的石油油品脱硫方法,其特征在于,所述硫化合物选自噻吩类化合物、苯并噻吩类化合物和二苯并噻吩类化合物中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的石油油品脱硫方法,其特征在于,所述氧化剂选自过氧化氢、臭氧、氯酸中的一种或多种。