燃料油在离子液体中进行溶剂萃取和化学氧化脱的研究

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（BiocatalyticDesulfurization,BDS）液體/液體萃取脫硫法（Liquid/LiquidExtraction）吸附劑脫硫法（Adsorption）氧化脫硫法（OxidativeDesulfurization,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-potprocess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-SampleS/ppmS/ppm-LowsulfurgasB240240A200170HighsulfurgasB820820A730710-A:aftertreatment;B:Beforetreatment.,Liquid/LiquidExtractionForSulfurRemovalfromGasolines,ShuguangZhangandZ.ConradZhang*GreenChemistry,2002,4,376379,14,結果討論,不同有機溶劑對脫硫效率之影響,DBTinC16H34：有機溶劑2：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱70,15,不同離子液體對脫硫效率的影響,DBTinC16H34：室溫離子液體2：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱70,16,C4MIMPF6在不同溫度下對脫硫效率的影響,DBTinC16H34：C4MIMPF62：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱,17,C8MIMPF6在不同溫度下對脫硫效率的影響,DBTinC16H34：C8MIMPF62：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱,18,不同催化劑對C4MIMPF6脫硫效率的影響,DBTinC16H34：C4MIMPF62：1氧化劑：H2O230%微波加熱70,19,不同催化劑對C8MIMPF6脫硫效率的影響,DBTinC16H34：C8MIMPF62：1氧化劑：H2O230%微波加熱70,20,ODSofoilwithRTILsat900C,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,bilayersyste