燃料油在离子液体中进行溶剂萃取和化学氧化脱研究.ppt

1,燃料油在離子液體中進行溶劑萃取和 化學氧化脫的研究,2,簡介,根據歷年來相關研究顯示，機動車輛使用汽、柴油所排 放之空氣污染物，在整體空氣污染之中佔極大比例。 油品中的硫含量對於廢氣排放所產生的環境污染影響較 大，因為燃料油燃燒所產生的二氧化硫是造成空氣污染 和酸雨的主因。 為了提升環境品質，在美國、歐洲等先進國家一直致力 於訂定嚴格的油品規範(低硫、低苯)，而國內也受到環 保團體與專家學者的壓力，因此近年來環保署也積極的 要求石油公司生產低污染的環保汽油，因此未來汽油的 硫含量將會趨向於低硫的限制。,3,柴油中含硫成份分析 原油提煉的燃料中硫以各種複雜的化合物存在 柴油中硫成份結構分析 柴油中硫化合物的主要成份 Alkyldibenzothiophene （Alkyl-DBT） 進行柴油中Alkyldibenzothiophene脫硫反應的研究 生產低硫品質之柴油,4,油品脫硫研究 加氫脫硫法（Hydrodesulfurization, HDS） 生物脫硫法（Biocatalytic Desulfurization, BDS） 液體/液體萃取脫硫法（Liquid/Liquid Extraction） 吸附劑脫硫法（Adsorption） 氧化脫硫法（Oxidative Desulfurization, ODS）,5,加氫脫硫法 在反應器中油料與氫氣藉由觸媒之反應，在某一溫 度壓力下，可脫除油品中大部分的硫份稱之為加氫 脫硫，同時也是目前 工業界廣泛使用的脫硫方法。 在加氫脫除硫原子的處理過程中 雜環之加氫飽 和 CS鍵失去了芳香族之穩定性 環狀結構較易被破解 CS鍵之加氫裂解 此一反應會產生SH官能基之苯環結構中間產物,6,氫化脫硫技術的缺點 反應需在高溫高壓下進行。 操作成本高且耗費能源 。 加氫作用使油品中烯烴類飽和，辛烷值減少而降低了燃料油之品質 。 對於benzothiophenes和dibenzothiophenes等硫化合物的脫硫效率較差，尤其是4,6-DMDBT 。,7,生物脫硫法 生物脫硫是利用微生物代謝生產的脫硫酵素當作觸 媒來進行特定的催化脫硫反應。,8,生物脫硫技術的優點 在常溫常壓下操作，安全性高。 可生產具經濟價值之副產品磺酸鹽 。 生物脫硫技術的缺點 反應速率慢 反應效率低 脫硫菌體生產成本過高 （包括菌種壽命、酵素活性、產量等因素 ）,9,液體/液體萃取脫硫法 在液體/液體萃取的過程中，是利用溶質和溶劑之間 親和性的不同，以達到萃取分離的目的 ，此技術可 以有效地移除柴油餾份的硫份和芳香烴 。,10,吸附劑脫硫法 吸附劑脫硫製程是在油品中加入吸附劑，並利用吸 附劑對極性分子的吸附能力和本身孔洞大小，以達 到油品脫硫的目的。,11,氧化脫硫法 氧化脫硫是使用氧化劑和合適的觸媒來進行油品脫硫 的反應，此技術提供了不消耗氫氣且低成本的另一種 選擇。,12,本實驗是探討離子液體在燃料油中進行氧化脫硫的應用 以離子液體替代傳統溶劑來萃取燃料油中的含硫化合物, 並在離子液體中進行化學氧化,達成脫硫的目的。 此方法具有將溶劑萃取和化學氧化兩個除硫步驟在one-pot process達成脫硫之效果。 優點是提高脫硫之效率;另外使用離子液體替代傳統溶劑,可避免傳統有機溶劑使用時的揮發性污染及安全問題,研究目的,13,EMIM+BF4- BMIM+PF6- - Sample S/ppm S/ppm - Low sulfur gas B 240 240 A 200 170 High sulfur gas B 820 820 A 730 710 - A: after treatment; B: Before treatment,Liquid/Liquid Extraction For Sulfur Removal from Gasolines,Shuguang Zhang and Z. Conrad Zhang* Green Chemistry, 2002, 4, 376379,14,結果討論,不同有機溶劑對脫硫效率之影響,DBT in C16H34 ：有機溶劑2：1 氧化劑：H2O2 30% , AcOH 微波加熱 70,15,不同離子液體對脫硫效率的影響,DBT in C16H34 ：室溫離子液體2：1 氧化劑：H2O2 30% , AcOH 微波加熱 70,16,C4MIMPF6在不同溫度下對脫硫效率的影響,DBT in C16H34 ：C4MIMPF62：1 氧化劑：H2O2 30% , AcOH 微波加熱,17,C8MIMPF6在不同溫度下對脫硫效率的影響,DBT in C16H34 ：C8MIMPF62：1 氧化劑：H2O2 30% , AcOH 微波加熱,18,不同催化劑對C4MIMPF6脫硫效率的影響,DBT in C16H34 ：C4MIMPF62：1 氧化劑：H2O2 30% 微波加熱 70,19,不同催化劑對C8MIMPF6脫硫效率的影響,DBT in C16H34 ：C8MIMPF62：1 氧化劑：H2O2 30% 微波加熱 70,20,ODS of oil with RTILs at 900C,21,22,結論與未來展望,對水含量較少的離子液體C8MIMPF6脫硫的效率遠比 其它極性溶劑還要好,而且有經過氧化步驟的燃料油 脫硫的效率會比未經過氧化步驟的燃料油高出8-10倍。 在不同的催化劑中,脫硫效率TFAHCOOHAcOH。 當離子液體反應一段時間後,其性質會發生變化,導致 疏水性變差而降低脫硫的效率。,23,未來先進國家實施低硫柴油規範的日期,24,五環化合物Co-Mo/Al2O3催化加氫脫硫之反應機構,25,a：非破壞性途徑 b：破壞性途徑,26,燃料油在離子液體中進行溶劑萃取和化學氧化脫硫,27,bilayer