[发明专利]一种超声波辅助Ce4+氧化柴油同时脱硫脱氮的方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机化学领域，涉及一种柴油氧化脱硫脱氮的方法，具体是在超声波的辅助作用下通过Ce⁴⁺的氧化作用脱除柴油中含硫类及含氮类有机化合物。

技术背景：

随着经济的发展，柴油车的需求量越来越大，而柴油中硫、氮含量越来越高，使得汽车尾气中硫氧化物和氮氧化物的含量增加，造成以下危害：1、形成酸雨，腐蚀建筑物，危害植物及自然环境；2、导致用于汽车尾气处理的催化剂中毒，缩短催化剂使用寿命，影响尾气处理效果；3、能够腐蚀发动机，降低其性能和使用寿命。因此，环境法规要求的硫、氮含量越来越低，如何降低柴油中的硫、氮含量也成为各炼油厂的技术关键。过去大多数研究都集中在加氢深度脱硫、脱氮上，此方法虽然成熟，在节约资源上也有很大优势，但深度加氢会影响油的品质，浅度加氢又会造成脱硫脱氮率不高，而且该工艺需要有足够的氢源，昂贵的设备，大量的投资，在国内普遍应用有很大的局限性。同时，微生物法脱硫脱氮也是近年来研究的热点，这种方法克服了投资和操作费用高的问题，反应条件温和，但微生物的生长受环境影响很大，并且实验周期较长，因此还未应用到工业生产中。近年来，有人将超声波与氧化剂联用的方法应用到柴油脱硫中，大多数采用的氧化剂是H₂O₂及H₂O₂与催化剂Fe²⁺联用的Fenton试剂，但这种柴油的氧化脱硫技术存在氧化剂价格高、柴油收率低和有含硫污水排放等问题。因此，探求一种经济效益比高的脱硫脱氮方法是我们目前需要解决的关键问题。

据《辽宁石油化工大学学报》2005，25(4)报道，韩雪松等采用超声波与H₂O₂-乙酸联用技术氧化脱硫，当超声频率为28kHz，声强为0.4w/cm²时可使高硫FCC柴油中硫含量由1988μg/g降到103μg/g，柴油密度降低，脱硫率达95％；

据《化学与黏合》2007，29(3)报道，董丽旭等在超声条件下以H₂O₂(浓度为30％)为氧化剂，在超声频率为28kHz，功率为200w时，使催化裂化柴油中的硫含量从1936.48μg/g降到99.73μg/g，柴油脱硫率为94.8％；

据《燃料化学学报》2007，35(2)报道，戴咏川等采用超声波与类Fenton试剂Cu²⁺/H₂O₂联用技术使催化裂化柴油(含硫量1452.6×10^-6)中脱硫率达63.5％；

据《Fuel processing technology》2008，报道，Yongchuan Dai等以Fenton试剂为氧化剂，通过超声波的辅助作用在超声频率为28kHz，功率为200w，Fe²⁺/H₂O₂为0.05mol/mol，pH等于2.10的条件下能使柴油中的硫含量从568.75μg/g降到9.5μg/g，但未进行含硫量较高柴油的脱硫脱氮研究。

发明内容：

本发明目的是针对含硫量较高的柴油通过添加Ce(SO₄)₂.4H₂O粉末和萃取剂的方式，在超声波辅助作用下，脱除柴油中含硫类及含氮类有机化合物。

一种超声波辅助Ce⁴⁺氧化柴油同时脱硫脱氮的方法，其特征是先配制pH为0.5～0.8的硫酸溶液，将Ce(SO₄)₂.4H₂O粉末溶于已配好的硫酸溶液中，使硫酸溶液中Ce(SO₄)₂.4H₂O粉末浓度为0.05～0.5mol/L，在盛有0.05～0.5mol/L Ce⁴⁺溶液的中加入含硫量8000～11000μg/g，含氮量100～144μg/g的柴油，使柴油和Ce⁴⁺溶液体积比在1∶7～1∶10之间，在水温为50～100℃的超声波发生器中以频率为100w超声反应30-70min。