[发明专利]一种燃油脱硫系统及燃油脱硫方法

说明书

本发明的目的在于提供一种微波活化负载型固定床催化剂氧化脱除燃油中苯并噻吩类有机硫的反应系统。该系统设计的机构能有效实现燃油深度脱硫的三相催化反应，并有效减少氧化剂的用量。系统将含有机硫的燃油与氧化剂水溶液在机械搅拌装置预混合下，加入到带固定床催化剂的反应器中，并采用微波对催化氧化反应物和反应体系进行活化。催化脱硫反应完成后，有机硫转化为砜进入水溶液中，经油水分离，即可得到低硫甚至无硫的燃油产品。由于采用微波活化和固定床催化剂，使催化反应过程和反应机制都发生了改变，从而有效提高了燃油催化氧化脱硫的效率和苯并噻吩类有机硫转化为砜的转化率，降低了水溶性较低的中间产物亚砜含量，并实现了催化剂的循环使用。

技术领域

本发明属于燃油脱硫技术领域，具体涉及到一种催化氧化法脱除燃油中噻吩、苯并噻吩类硫化物的脱硫系统及使用该系统进行燃油脱硫的方法。

背景技术

汽车尾气中的SOx主要来源于燃油所含的少量噻吩(Thiophene，简称TS)、苯并噻吩(Benzothiophene，简称BT)、二苯并噻吩(Dibenzothiophene，简称DBT)及其衍生物，其结构见通式(1)。这些有机硫化物分子中存在共轭体系，为了降低油品的硫含量需要更高的反应压力和更低的空速，这无疑增加了加氢脱硫技术的投资费用和生产成本。

氧化脱硫方法最早提出于上个世纪60年代，本世纪被用于燃油中有机硫化物脱除并得到重要的发展。该方法是在催化剂存在条件下，用氧化剂H₂O₂水溶液将燃油中噻吩、苯并噻吩类有机硫(见表1)氧化为极性较强的砜或亚砜，然后用极性溶剂萃取分离，氧化过程见式(2)。

近几年来，催化氧化脱硫反应仍然延续着过去负载型催化剂与燃油、氧化剂水溶液共混从而构成不均匀流体的反应状况。即使在高速的机械搅拌条件下，体系中燃油—氧化剂水溶液—负载型催化剂三相间接触仍不充分，从而导致催化氧化脱硫反应的效率不高，反应时间长，以及水溶性较差的亚砜类物质含量相对较高的。

表1噻吩类有机硫及其氧化产物砜或亚砜分子极性及溶解性表

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种燃油脱硫系统。该系统在微波的条件下，待脱硫燃油加入带催化剂固定床和机械搅拌装置的氧化反应器中，反应后的混合液通过循环脱硫系统萃取、分离，实现脱硫过程。在氧化反应器中，首先对反应原料燃油、氧化剂水溶液进行混合和机械搅拌，并用微波对极性分子进行活化、进一步分散和加热，直到反应物料进入催化剂固定床完成催化氧化脱硫过程。该发明的氧化反应器能有效增加体系燃油—H₂O₂水溶液—负载型催化剂(固体)三相共存的界面，并在分子层面有效提高物料传质效率，最终提高催化氧化脱硫效率。催化脱硫反应完成后，不溶于水的有机硫转化为溶于水的砜进入水溶液中，经油水分离，即可得到低硫甚至无硫的燃油产品。催化剂采用固定床还能使催化剂能重复使用。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

一种燃油脱硫系统，所述燃油脱硫系统包括依次连接的原料储存装置、氧化反应器、油水分离器、产品储存装置，所述原料储存装置包括燃油储罐和氧化剂储罐，所述燃油储罐和氧化剂储罐与所述氧化反应器进料口并联连接；

所述氧化反应器包括卧式微波反应器和催化剂固定床，所述微波反应器包括圆柱形反应器本体、微波发生装置、微波控制装置和搅拌叶轮，所述微波反应器一端设置有进料口，即为进料端，所述进料端上设置有若干微波发射孔，所述微波发生装置分别安装在所述微波发射孔内，所述微波控制装置与所述微波发生装置电连接；