CN106554810B - 一种利用Co/KIT-6立方介孔催化剂去除油品中二苯并噻吩的方法 - Google Patents

一种利用Co/KIT-6立方介孔催化剂去除油品中二苯并噻吩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用Co/KIT‑6立方介孔催化剂去除油品中二苯并噻吩的方法，其方法如下：先后称取一定量P123，浓盐酸和去离子水在35℃下搅拌，加入正丁醇，维持35℃搅拌1h，加入正硅酸乙酯(TEOS)(P123：H2O：HCl：正丁醇：TEOS＝0.017:196.49:5.31:1.31:1(摩尔比))，搅拌24h，35℃水热处理24h。所得白色晶体经抽滤，洗涤，550℃焙烧得KIT‑6。再用浸渍法制备Co/KIT‑6催化剂。将制备好的一定量的催化剂Co/KIT‑6、氧化剂过氧化环己酮加入到一定量含二苯并噻吩(DBT)的正辛烷溶液中将二苯并噻吩催化氧化，反应后用N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)先后进行两次萃取，从而实现脱除油品中二苯并噻吩的目的。该方法具有操作简单、去除效率高、去除条件温和的优点，同时催化剂的制备工艺简单且重复使用率高。

Description

一种利用Co/KIT-6立方介孔催化剂去除油品中二苯并噻吩的 方法
技术领域
本发明涉及一种去除油品中二苯并噻吩的方法，具体涉及以立方介孔分子筛负载钴作为催化剂，过氧化环己酮为氧化剂，并在一定的操作条件下催化氧化去除油品中二苯并噻吩(DBT)，最后通过萃取的方法达到去除的目的。
背景技术
当前，油品中的硫、氮化合物带来的问题主要有两个方面：一方面是在燃烧的过程中释放出SOx、NOx和CO2会形成酸雨、光化学烟雾，造成环境污染，危害人们身体健康。另一方面是毒害加氢精制过程和汽车尾气处理中的催化剂,并造成腐蚀设备等问题，增加了设备成本和投资。从而导致全球范围内生态环境日益恶化，使得世界各国纷纷立法严格限制油品中的硫含量。例如美国在2005-2007年要求将硫含量控制在10-5ppm之间，日本也规定在2011年由50ug/g降至10ug/g以下。因此，研究经济有效的脱硫技术已成为石化行业最迫切的任务之一。
KIT-6分子筛属于三维立方型介孔材料，具有Ia3d的立方结构，它具备可大量合成、重复性好、孔径可调控以及孔壁较厚等优点。这种三维结构与一维、二维介孔相比具有更好的传质性能。近年来，立方介孔分子筛KIT-6因其具备比传统分子筛比表面积大，孔容孔径分布更均一等特点而备受关注。此外，这种三维结构拥有随水热合成温度可控的孔道内部连通性，因此，在负载、吸附、骨架掺杂和表面改性等方面可进一步改造开发，从而在催化、材料领域具有巨大潜能。而目前在催化氧化领域内，负载型催化剂的研究尤为活跃。负载金属种类繁多，其中，贵金属Au、Ag基催化剂表现出卓越活性但成本较高，与此同时，Co、Cu基催化剂因金属丰度较大，活性较高，价格较贵金属而言要低很多，因此具备良好的应用前景。
目前工业上主要采取的脱硫方法是催化加氢脱硫。这种脱硫技术对燃料油中的硫醇、硫化物和二硫化物能高效去除，但对DBT及其衍生物等大分子含硫化合物的去除效果却不尽人意。严苛的操作条件和巨大的催化加氢脱硫成本极大的限制了其应用。因此，开发其它更叫温和有效的脱硫方法是极其必要的。而氧化脱硫技术与加氢脱硫技术相比，在设备要求、操作条件、工艺耗费等方面，尤其是对大分子含硫化合物去除方面具有明显的优势。目前许多氧化脱硫体系已经被探索，均相催化体系有H2O2/甲酸，H2O2/乙酸，H2O2/杂多酸等，异相催化体系主要以Al3O2，MCM-41，SBA-15等分子筛为载体负载活性金属作为催化剂。双氧水虽是绿色氧化试剂，但是与油不能互溶，使得反应不充分，相比之下，溶油性氧化剂能很好的克服这个问题。此外，许多研究已证实固体催化剂活性更高，且可以回收利用而不污染环境。在催化剂的非贵金属活性组分选择上，钴的氧化物已被广泛使用，将其负载在结构性能更为优异的KIT-6立方介孔载体上，增加了活性位点，加大了有效比表面积，同时提高了催化性能，对正辛烷体系中的二苯并噻吩有显著地催化作用。同时还能回收利用，多次再生后依然能表现出优越的催化性能。
发明内容
本发明旨在提出一种简便、新颖、有效去除油品中二苯并噻吩的新方法。
一种利用Co/KIT-6立方介孔催化剂去除油品中二苯并噻吩的方法，该方法包括以下步骤：
1、KIT-6载体的制备：将P123模板剂溶解于一定量的蒸馏水中，同时加入质量分数为35％的HCl搅拌6h，使P123充分溶解，加入正丁醇；35℃下搅拌1h后，加再入正硅酸乙酯，摩尔比P123：H2O：HCl：正丁醇：TEOS＝0.017:196.49:5.31:1.31:1，此混合溶液剧烈搅拌24h后装入高压反应釜中，100℃下恒温24h，反应完成后冷却至室温；过滤，在100℃下干燥过夜，取出冷却至室温，在乙醇-盐酸体积比为1:1的溶液中进行萃取除去模板剂；抽滤、乙醇洗涤，得到的白色粉末在空气气氛中于550℃焙烧6h。
2、Co/KIT-6催化剂的制备：将上述制备好的KIT-6分子筛加入到无水乙醇中，再入硝酸钴溶液，硝酸钴溶液与无水乙醇的体积比为1:10，搅拌2-3h，得到的试样离心分离，水洗并在60℃下干燥过夜，550℃焙烧6h，标记为Co/KIT-6。
3、催化氧化脱硫：将上述合成的Co/KIT-6催化剂和氧化剂过氧化环己酮加入到含一定量二苯并噻吩的正辛烷溶液中，Co/KIT-6催化剂:过氧化环己酮:溶液质量比为1:49.26:140，在95-100℃的条件中反应40～60min。
4、将反应后的溶液冷却到室温，并过滤以得到澄清溶液；然后用N,N-二甲基甲酰胺萃取两次，第一次油剂体积比为1:0.8～1.1，第二次油剂体积比为1:0.4～0.7，每次都要经过充分的摇晃后静置10min，接着去除下层溶液后取出油相，再将其用气相色谱检测其硫含量。
5、将步骤3使用过的催化剂取出后用乙醇洗涤，60℃干燥过夜后催化剂能循环使用。
利用此技术对二苯并噻吩-正辛烷溶液中进行实验，并取得了很好的效果，溶液中DBT的初始含硫浓度为400ppm，处理后浓度降为5.28ppm，去除率达到98.68％，该方法具有操作简单、去除二苯并噻吩的效率高、去除条件温和的优点，同时催化剂的制备工艺简单且重复使用率高。
附图说明
图1是KIT-6分子筛制备流程图，图2是Co/KIT-6催化剂制备和再生流程图，图3是催化氧化二苯并噻吩的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明：
实施例1：
将5g的KIT-6分子筛加入到100ml无水乙醇中，逐滴加入25ml硝酸钴溶液，钴的浓度为0.25g/ml，磁力搅拌2-3h，得到的试样离心分离，水洗并在60℃下干燥过夜，550℃焙烧6h干燥至恒重；取上述制备的催化剂0.1g，加入到20ml含硫浓度为400ppm的DBT-正辛烷溶液中，再加入一定量的过氧化环己酮氧化剂，O/S＝4，在100℃的油浴锅中反应40min，取出冷却至室温，过滤得到澄清溶液，转移至萃取瓶中后加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺萃取两次，每次都要经过充分的摇晃后静置10min，接着去除下层溶液后取出油相，再将其用气相色谱检测其硫含量，溶液中硫含量降到5.28ppm<10ppm，达到欧五标准，转化率达到98.68％。
实施例2：
将5g的KIT-6分子筛加入到100ml无水乙醇中，逐滴加入25ml硝酸钴溶液，钴的浓度为0.25g/ml，磁力搅拌2-3h，得到的试样离心分离，水洗并在60℃下干燥过夜，550℃焙烧6h干燥至恒重；取上述制备的催化剂0.1g，加入到20ml含硫浓度为400ppm的DBT-正辛烷溶液中，再加入一定量的过氧化环己酮氧化剂(O/S＝6)，在100℃的油浴锅中反应40min；取出冷却至室温，过滤得到澄清溶液，转移至萃取瓶中后加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺萃取两次，每次都要经过充分的摇晃后静置10min，接着去除下层溶液后取出油相，再将其用气相色谱检测其硫含量，溶液中硫含量降到5.16ppm<10ppm，达到欧五标准，转化率达到98.71％。
实施例3：
将5g的KIT-6分子筛加入到100ml无水乙醇中，逐滴加入25ml硝酸钴溶液，钴的浓度为0.25g/ml，磁力搅拌2-3h，得到的试样离心分离，水洗并在60℃下干燥过夜，550℃焙烧6h干燥至恒重。取上述制备的催化剂0.1g，加入到20ml含硫浓度为400ppm的DBT-正辛烷溶液中，再加入一定量的过氧化环己酮氧化剂，O/S＝4，在100℃的油浴锅中反应50min。取出冷却至室温，过滤得到澄清溶液，转移至萃取瓶中后加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺萃取两次，每次都要经过充分的摇晃后静置10min，接着去除下层溶液后取出油相，再将其用气相色谱检测其硫含量，溶液中硫含量降到4.12ppm<10ppm，达到欧五标准，转化率达到98.68％。
实施例4：
将使用过的催化剂取出后用乙醇洗涤，再放置烘箱中60℃干燥过夜后将催化剂能循环使用；取第三次回收的催化剂0.1g作为第4次的催化剂，加入到20ml含硫浓度为400ppm的DBT-正辛烷溶液中，再加入一定量的过氧化环己酮氧化剂，O/S＝4，在100℃的油浴锅中反应50min。取出冷却至室温，过滤得到澄清溶液，转移至萃取瓶中后加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺萃取两次，每次都要经过充分的摇晃后静置10min，接着去除下层溶液后取出油相，再将其用气相色谱检测其硫含量，溶液中硫含量降到5.4ppm<10ppm，达到欧五标准，转化率达到98.65％。

Claims (1)

1.一种利用Co/KIT-6立方介孔催化剂去除油品中二苯并噻吩的方法，其特征在于能有效脱除油品中的二苯并噻吩，该操作方法包含如下步骤：
1、KIT-6载体的制备：将P123模板剂溶解于一定量的蒸馏水中，同时加入质量分数为35％的HCl搅拌6h，使P123充分溶解，加入正丁醇；35℃下搅拌1h后，再加 入正硅酸乙酯，摩尔比P123:H2O:HCl:正丁醇：TEOS＝0.017:196.49:5.31:1.31:1，此混合溶液剧烈搅拌24h后装入高压反应釜中，100℃下恒温24h，反应完成后冷却至室温；过滤，在100℃下干燥过夜，取出冷却至室温，在乙醇-盐酸体积比为1:1的溶液中进行萃取除去模板剂，抽滤、乙醇洗涤，得到的白色粉末在空气气氛中于550℃焙烧6h；
2、Co/KIT-6催化剂的制备：将上述制备好的KIT-6分子筛加入到无水乙醇中，再加 入硝酸钴溶液，硝酸钴溶液与无水乙醇的体积比为1:10，搅拌2-3h，得到的试样离心分离，水洗并在60℃下干燥过夜，550℃下焙烧6h，标记为Co/KIT-6；
3、催化氧化脱硫：将合成的Co/KIT-6催化剂和过氧化环己酮加入到含一定量二苯并噻吩的正辛烷溶液中，Co/KIT-6催化剂:过氧化环己酮:溶液的质量比为1:49.26:140，95-100℃下反应40-60min，反应完成后用N,N-二甲基甲酰胺萃取，留油相即可实现去除二苯并噻吩的目的。
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