萃取—氧化—吸附耦合技术用于柴油深度脱硫的研究

含硫柴油燃烧所产生的环境问题和人类健康的题已引起全社会的广泛关注，超深度脱硫或“零硫”柴油技术的研究已成为世界范围内一个极具挑战的课题。本文在集成萃取、氧化、吸附三种非加氢脱硫技术的特点，研制出一种在常温下操作的萃取（-氧化）-吸附耦合的新型柴油脱硫工艺。本文对比和评价了四种萃取剂对高硫柴油的脱硫率和回收率。结果表明：4#萃取剂的脱硫效果最佳；在剂油比为0.8-1.2，萃取温度为20-35℃条件下经12级理论萃取即可将柴油硫含量从1500ppm降至10ppm以下，柴油回收率可保持在98%以上。本文以臭氧为氧化剂，对萃取液进行氧化处理，考察了氧化工艺条件。结果表明：在常温（15-35℃）条件下，臭氧可在30min内将噻吩硫化物完全氧化为对应的砜类化合物，反应动力学为0级反应，反应速率顺序由硫原子上的电子云密度和噻吩硫分子空间位阻共同决定。本文采用吸附法脱除萃取液中的噻吩硫和砜类化合物，考察了活性炭和非炭类吸附剂对萃取液中DBT和DBTO2的吸附性能，并分别用液相臭氧氧化法和金属离子浸渍法改性活性炭。结果表明：GAC对萃取液中DBT和DBTO2的吸附性能最佳，经液相臭氧改性的GAC对DBT和DBTO2的吸附容量分别提高17.8%和6.4%，经金属离子浸渍改性的GAC对DBT和DBTO2的吸附容量分别提高24.1%和12.8%，改性前后GAC的吸附等温线可由Langmuir等温线方程进行描述。本文还研究了Fe3+/GAC吸附剂对萃取液中噻吩硫和砜类化合物的固定床动态吸附性能，并考察了吸附剂的再生利用效率。结果表明：单位质量Fe3+/GAC吸附剂对萃取液中噻吩硫化物的吸附容量可达53.77mgS/g，对萃取液中砜类化合物的吸附容量可达48.27mgS/g；采用氮气氛围中热再生法于950℃再生Fe3+/GAC后，再生率可达90%以上。