燃料油在离子液体中进行溶剂萃取和化学氧化脱的研究市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

燃料油在離子液體中進行溶劑萃取和化學氧化脫研究1第1页第1页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百分比。油品中硫含量對於廢氣排放所產生環境污染影響較大，因為燃料油燃燒所產生二氧化硫是造成空氣污染和酸雨主因。為了提升環境品質，在美國、歐洲等先進國家始终致力於訂定嚴格油品規範(低硫、低苯)，而國內也受到環保團體與專家學者壓力，因此近年來環保署也積極要求石油公司生產低污染環保汽油，因此未來汽油硫含量將會趨向於低硫限制。2第2页第2页柴油中含硫成份分析原油提煉燃料中硫以各種複雜化合物存在柴油中硫成份結構分析柴油中硫化合物主要成份Alkyldibenzothiophene（Alkyl-DBT）進行柴油中Alkyldibenzothiophene脫硫反應研究生產低硫品質之柴油3第3页第3页油品脫硫研究1)加氫脫硫法（Hydrodesulfurization,HDS）2)生物脫硫法（BiocatalyticDesulfurization,BDS）3)液體/液體萃取脫硫法（Liquid/LiquidExtraction）4)吸附劑脫硫法（Adsorption）5)氧化脫硫法（OxidativeDesulfurization,ODS）4第4页第4页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硫份稱之為加氫脫硫，同時也是当前工業界廣泛使用脫硫办法。在加氫脫除硫原子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5第5页第5页氫化脫硫技術缺點1)反應需在高溫高壓下進行。2)操作成本高且耗費能源。3)加氫作用使油品中烯烴類飽和，辛烷值減少而减少了燃料油之品質。4)對於benzothiophenes和dibenzothiophenes等硫化合物脫硫效率較差，尤其是4,6-DMDBT。6第6页第6页生物脫硫法生物脫硫是利用微生物代謝生產脫硫酵素當作觸 媒來進行特定催化脫硫反應。非破壞性破壞性脫硫菌直接攻擊CS鍵不會破壞苯環結構將含硫化合物氧化成水溶性而與油相分離生物脫硫7第7页第7页生物脫硫技術優點1)在常溫常壓下操作，安全性高。2)可生產具經濟價值之副產品磺酸鹽。生物脫硫技術缺點1)反應速率慢反應效率低2)脫硫菌體生產成本過高3)（包括菌種壽命、酵素活性、產量等原因）8第8页第8页液體/液體萃取脫硫法在液體/液體萃取過程中，是利用溶質和溶劑之間親和性不同，以達到萃取分離目标，此技術可以有效地移除柴油餾份硫份和芳香烴。極性化合物oilphase高極性溶劑organicphase9第9页第9页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吸附能力和本身孔洞大小，以達到油品脫硫目的。H2SorbentSSorbent10第10页第10页氧化脫硫法氧化脫硫是使用氧化劑和合適觸媒來進行油品脫硫反應，此技術提供了不消耗氫氣且低成本另一種選擇。DBT氧化脫硫氧化劑將燃料油中含硫化合物氧化Sulfones使用極性溶劑將Sulfones從燃料油中萃取出來11第11页第11页本實驗是探討離子液體在燃料油中進行氧化脫硫應用以離子液體替换傳統溶劑來萃取燃料油中含硫化合物,並在離子液體中進行化學氧化,達成脫硫目的。此办法含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。優點是提升脫硫之效率;另外使用離子液體替换傳統溶劑,可避免傳統有機溶劑使用時揮發性污染及安全問題 研究目12第12页第12页EMIM+BF4-BMIM+PF6-SampleS/ppmS/ppm-LowsulfurgasB240240A200170HighsulfurgasB820820A730710-A:after treatment;B:Before treatment.Liquid/LiquidExtractionForSulfurRemovalfromGasolinesShuguangZhangandZ.ConradZhang*Green Chemistry,4,37637913第13页第13页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7014第14页第14页不同離子液體對脫硫效率影響DBTinC16H34：室溫離子液體2：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱7015第15页第15页C4MIMPF6在不同溫度下對脫硫效率影響DBTinC16H34：C4MIMPF62：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱16第16页第16页C8MIMPF6在不同溫度下對脫硫效率影響DBTinC16H34：C8MIMPF62：1氧化劑：H2O230%,AcOH微波加熱17第17页第17页不同催化劑對C4MIMPF6脫硫效率影響DBTinC16H34：C4MIMPF62：1氧化劑：H2O230%微波加熱7018第18页第18页不同催化劑對C8MIMPF6脫硫效率影響DBTinC16H34：C8MIMPF62：1氧化劑：H2O230%微波加熱7019第19页第19页Samplesaturatedhydrocarbon(vol%)one-ringaromatics(vol%)two-ringaromatics(vol%)poly-ringaromatics(vol%)sulfurcontent(ppm)desulfurizationyield(%)dieselbeforecontact81.312.75.40.6665oxidizedwithC4MIMPF6/AcOH83.012.44.10.519970oxidizedwithC8MIMPF6/AcOH84.312.23.20.38986oxidizedwithC4MIMPF6/TFA86.011.42.40.215676.5oxidizedwithC8MIMPF6/TFA89.98.91.20.083.887.4ODSofoilwithRTILsat900C20第20页第20页OxidizedwithBMIMN(CF3SO2)2/TFA40ppmOxidizedwithOMIMPF6/TFA30ppm21第21页第21页結論與未來展望對水含量較少離子液體C8MIMPF6脫硫效率遠比其它極性溶劑還要好,而且有經過氧化步驟燃料油脫硫效率會比未經過氧化步驟燃料油高出8-10倍。在不同催化劑中,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效率。22第22页第22页國家柴油硫含量開始實施日期美國500ppm15ppm6月加拿大500ppm15ppm1月歐盟300ppm5030ppm1月日本500ppm50ppm1月澳大利亞500ppm50ppm1月台灣500ppm50ppm1月未來先進國家實施低硫柴油規範日期23第23页第23页五環化合物Co-Mo/Al2O3催化加氫脫硫之反應機構24第24页第24页a：非破壞性途徑b：破壞性途徑25第25页第25页燃料油在離子液體中進行溶劑萃取和化學氧化脫硫26第26页第26页ModellightoilC4MIMBF4orACNModellightoilH2O2AcOHC4MIMPF6orC8MIMPF6bilayersystemtrilayersystemR：氧化脫硫反應速率；K：氧化脫硫速率常數27第27页第27页柴油中含硫化合物之結構ThiolsDisulfidesSulfidesThiophenesBenzothiophenesDibenzothiophenesAlkyldibenzothiopheneBenzonaphthothiophenesRSHRSSRRSR28第28页第28页氧化脫硫程序圖29第29页第29页Alkyl-subdibenzothiophene以Co-Mo/Al2O3催化之加氫脫硫反應途徑30第30页第30页