CN110234741A - 减少用作燃料的取代碳氢化合物的液态混合物中污染试剂的处理方法 - Google Patents

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Abstract

所要求的方法为一种用于减少用作燃料的取代碳氢化合物的液态混合物中污染试剂的处理方法，使用过饱和的氧化亚铁混合物与碳氢化合物混合，然后两种混合物通过倾析分离。

Description

减少用作燃料的取代碳氢化合物的液态混合物中污染试剂的 处理方法
一种精制用作燃料的碳氢化合物的方法。
技术领域
碳氢化合物的多相催化、精制。
背景技术
用作燃料的诸如汽油、瓦斯油(gas oil)或柴油(diesel)、喷气燃料或煤油的液态碳氢化合物是有毒的并且为高可燃性的。通过他们的蒸发产生的气化物以及燃烧时生成的物质、例如一氧化碳、氮氧化合物或未完全燃烧的碳氢化合物等给空气带来污染。同样，燃烧这些燃料额外地产生二氧化碳、与全球气候变化直接相关的温室气体。
关注于环境污染，政府已经通过旨在减少用作燃料的碳氢化合物的污染物的立法。目前，需要更有效的精制方法。现有技术教导了众所周知的含有有机硫化合物杂质的烃馏分的脱硫方法。
现有技术示出了许多可选的汽油或柴油的精制工艺，例如直接吸收法(US4830733A，纳吉(NAGI)等人，1989)、生物处理法(US5910440A，格罗斯曼(GROSSMAN)等人，1999)、选择性氧化法(US3341448A，福特(FORD)等人，1967)和沸石催化法(麦克斯韦(MAXWELL)、施托克(STORK)，用沸石处理碳氢化合物，表面化学和催化剂研究，2001，137卷，747-819页)。
然而，所有的现有技术方法都具有不便之处。例如，这些方法中的许多仅能使碳氢化合物脱硫，但不能减少苯及有害的芳香族化合物。此外，实际上，他们还需要高成本，这妨碍了他们的连续使用。
即使现有技术的精制确实去除了一些污染成分，但是由于这些化合物有助于燃料的燃烧，因此燃料失效。
因此，需要一种以低成本去除污染试剂并提供有益效果的精制和催化方法。
发明内容
本发明要求一种用作燃料的液态碳氢化合物的精制和催化方法，该方法消除硫、芳香族化合物、苯、二甲苯、甲苯等，且氧化性的可用辛烷(available octanes)在碳氢化合物燃烧工艺中用作助燃剂，为工业燃料的使用提供更好的燃烧和更多的能源利用率。
所公开的方法适用于在最终的碳氢化合物精制步骤中的混合燃料，即，在现有技术水平下的燃料将被用作商业上可供消费群众使用的最终产品。
所公开的方法包括将混合有水蒸气的小颗粒固体的氧化亚铁粒子混合直到获得非均相混合物。然后，将所述非均相混合物倒入具有用作燃料的取代碳氢化合物的容器中，并且不断地组合(combine)并混合(mix)几分钟。
结果为燃料具有低碳氢化合物数量。在汽油中，降低了环状碳氢化合物数量，在柴油和喷气燃料中，减少了直链碳氢化合物数量。
在提交本申请时，化学反应尚未被完全理解。一些研究(哈马达(HAMADA)、秀明(Hideaki)等，在金属/氧化铝催化剂上用碳氢化合物选择性还原一氧化氮中负载金属的作用，当代催化剂，1996，29卷，1章，53-57页)教导了氧化亚铁粒子用分子氧催化丙烯氧化。
因此，形成乳液，其碳氢化合物精制性质是毋庸置疑的，如可在本技术文献中的附图提供的实验证据中看出的。
技术问题
商业中用作燃料的碳氢化合物带有高浓度的硫、芳香族化合物、苯、二甲苯、和甲苯等。在内燃机中燃烧这些燃料不足以将他们全部燃烧，因此这些燃料释放到大气中。
解决问题的方案
一种用于减少用作燃料的液态取代碳氢化合物中的污染试剂的处理方法，包括在水中将非均相氧化亚铁混合物与所述燃料混合，不断地混合或组合该溶液、使得混合物沉淀并通过倾析去除氧化亚铁水溶液和水。
发明的有益效果
应用本公开的方法获得的燃料含有少数量的含硫、芳香族化合物、苯、二甲苯和甲苯等的污染化合物。此外，因为在化学反应期间，碳氢化合物获得了额外的有助于作为助燃剂的氧原子，因此提高了燃料的燃烧效率。
附图说明
结合参照以下描述和附图可以更好地理解公开的实施方式及其优点。在不脱离所公开的实施方式的精神和范围下，本领域的普通技术人员可以发现这些附图不以任何方式限制所公开的化合物作为催化剂和精制剂的物理化学作用的有益效果。所有附图是通过前述的碳氢化合物的分析得到的图像，该前述碳氢化合物的分析通过具有MS珀金埃尔默(Perkin Eimer)Clarus 580MS Clarus SQ 8，珀金埃尔默Elite 5MS柱30m×0.32mmDI0.25μm的气相色谱-火焰离子化检测器(GC-FID)来执行，且二氯甲烷HPLC等级为对照溶剂，使用250℃的注射器温度，50℃/12min、6℃/1min和120℃/10min的柱温，2μl的注射量，以及0-8ml/min的移动氦相。使用70eV的电离能、180℃的转化温度和200℃的电离源温度执行这些MS的条件。
图1
图1为市售的柴油样品的GC-FID分析的图像结果，其中X轴表示流逝的分钟、Y轴表示以mV为单位的电压。
图2
图2为使用权利要求的化合物和方法处理的市售的柴油样品的GC-FID分析的图像结果，其中X轴表示流逝的分钟、Y轴表示以mV为单位的电压，并且碳氢化合物的降低是公认的。
图3
图3为市售的汽油样品的GC-FID分析的图像结果，其中X轴表示流逝的分钟、Y轴表示以mV为单位的电压。
图4
图4为使用权利要求的化合物和方法处理的市售的汽油样品的GC-FID分析的图像结果，其中X轴表示流逝的分钟、Y轴表示以mV为单位的电压，并且碳氢化合物的降低是公认的。
图5
图5为市售的喷气燃料样品的GC-FID分析的图像结果，其中X轴表示流逝的分钟、Y轴表示以mV为单位的电压。
图6
图6
具体实施方式
非常需要一种减少用作燃料的液态取代碳氢化合物混合物中的污染物试剂的方法。现有技术教导了一些精制步骤以在工业中将油转换为可用的燃料。然而，这些燃料仍然具有使用时不能充分燃烧的硫的化合物、芳香族化合物、苯、二甲苯、苯和甲苯等，因此，需要一种更好的精制方法以减少燃料的污染效应的。
该工艺通过在水中使氧化亚铁过饱和来实现。已经通过(马丁(MARTIN)、斯科特(Scot T)，铁和锰氧化物的沉淀和溶解，环境催化2005，61-81页)描述了氧化亚铁的过饱和工艺。该过饱和溶液用作为精制燃料的催化剂。
氧化亚铁过饱和溶液与燃料混合。众所周知的是，可以以高达70％的氧化亚铁过饱和溶液与30％的燃料使用氧化亚铁过饱和溶液。然而，在优选的实施方式中，混合物由10％的溶液和90％的燃料制成，也就是说，每1000升的待精制的燃料与100升的氧化亚铁过饱和溶液混合。
过饱和溶液必须通过不断地液体混合，或者通过搅拌、液体再循环、或气压的变化来混合。在优选的实施方式中，1升的该混合物必须混合至少一分钟。
所述混合物的结果为最终燃料中的碳氢化合物的减少。在图1中，其示出了市售柴油样品的气相色谱分析的图像结果。第一个尖峰(spike)属于用作为对照溶剂的二氯甲烷。在图2中，其示出了使用权利要求的方法处理后的市售柴油的气相色谱的图像结果。根据图2中示出的保留时间(retention period)，人们可以看出的是，直链碳氢化合物的量已经减少，这显示了该方法的精制能力。
在图3中，其示出了市售汽油样品的气相色谱分析的图像结果。第一个尖峰属于用作为对照溶剂的二氯甲烷。在图4中，其示出了使用权利要求的方法处理后的同样的市售的汽油样品的气相色谱分析的图像，人们可以看出的是，环状碳氢化合物的量也减少了。
图5属于市售的喷气燃料的分析，且图6属于使用权利要求的方法处理后的同样的喷漆燃料的分析。结果与柴油和汽油的结果类似。
工业适用性
这些方法适用于任何使用燃料的工业，且在该工业中需要减少污染燃烧副产物并提高燃料效率。
专利参考文献
PTL 1:US4830733A,NAGI et al.,1989
PTL 2:US5910440A,GROSSMAN et al.,1999
PTL 3:US3341448A,FORD et al.,1967
非专利参考文献
NPL 1:MAXWELL,I.E.；STORK,W.H.J.Hydrocarbon processing withzeolites.Studies in Surface Science and Catalysis,2001,vol.137,p.747-819.
NPL 2:HAMADA,Hideaki,et al.Role of supported metals in the selectivereduction of nitrogen monoxide with hydrocarbons over metal/aluminacatalysts.Catalysis today,1996,vol.29,no 1,p.53-57.
NPL 3:MARTIN,Scot T.Precipitation and dissolution of iron andmanganese oxides.Environmental Catalysis,2005,p.61-81.

Claims (1)

1.一种用于精制用作燃料的碳氢化合物的方法，其中，所述方法包括：使氧化亚铁在水中过饱和；将所述过饱和溶液与用作燃料的液态碳氢化合物混合；使所述混合物组合直到获得均匀的混合物；使得所述混合物通过质量差异倾析；以及将所述过饱和溶液与所述液态碳氢化合物分离。
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