基本信息
- 項目名稱：
- 高效、清潔氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷新技術
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本項目在查閱大量國內(nèi)外相關文獻的基礎上，通過分析戊烷組分含硫化合物組成及變化規(guī)律，借助催化氧化脫硫機理等理論研究及大量的實驗，對氧化劑、催化劑、助催化劑進行全面優(yōu)化設計，最終確定出最佳的催化氧化體系，篩選出最優(yōu)的戊烷氧化-萃取脫硫工藝，確定工藝條件。項目研究中，學生直接參與項目的方案設計與論證、實驗研究及撰寫研究報告等全過程，達到提高學生動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的目的。
- 詳細介紹：
- 目前，國內(nèi)對脫硫技術已有相關研究，但尚未有一種技術和經(jīng)濟上都可行的精脫硫技術。本項目組通過對加氫、氧化、吸附等脫硫工藝技術進展的調(diào)查和分析比較，認為可開發(fā)出一種環(huán)保、高效、廉價、高選擇性的新型脫硫技術。該技術核心是以選擇性氧化脫硫為主，對氧化后產(chǎn)物進行萃取達到精脫硫的目的，具有很強的科學性。項目組一直從事氧化方面的研究工作，有一定的工作基礎，收集了大量相關資料，實驗室有脫硫?qū)嶒炏嚓P設備，可提供本項目研究使用，所以本項目的研究是可行的。 我國是世界上正異戊烷發(fā)泡劑產(chǎn)需量、聚苯乙烯(EPS)產(chǎn)需量最大的國家之一。按照我國EPS總體規(guī)劃設計160萬噸/年，每噸EPS生產(chǎn)需要0.068噸正異戊烷發(fā)泡劑計算，全國正異戊烷發(fā)泡劑需求量為11萬噸/年左右。環(huán)戊烷主要作為含氟發(fā)泡劑的替代品，目前我國冰箱年生產(chǎn)總量在1300萬臺以上，全國環(huán)戊烷年需求總量近5000噸。環(huán)戊烷是戊烷精品中附加值最高的產(chǎn)品，市場價格在10000元/噸以上，硫含量未達標的環(huán)戊烷的銷售價格只有5100元/噸左右。如果經(jīng)脫硫后產(chǎn)品質(zhì)量達標的話，每噸環(huán)戊烷可增加5000元的利潤空間，會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益。 由此可見，研究高效、清潔脫硫生產(chǎn)超低硫戊烷新技術與企業(yè)生產(chǎn)結合緊密，是企業(yè)增加產(chǎn)品附加值、提高經(jīng)濟效益和增強企業(yè)競爭力的有效途徑。該技術開發(fā)成功后，每年可為企業(yè)創(chuàng)造十分可觀的經(jīng)濟效益，具有很好的發(fā)展前景。而且實驗過程中，本科生直接參與實驗方案設計、方案論證、實驗以及撰寫研究報告等全過程。對全面鍛煉學生從事科學研究的能力，培養(yǎng)學生思考問題、解決問題和創(chuàng)新實踐的能力具有重要意義。 本項目在查閱大量國內(nèi)外相關文獻的基礎上，通過分析戊烷組分含硫化合物組成及變化規(guī)律，借助催化氧化脫硫機理等理論研究及大量的實驗，對氧化劑、催化劑、助催化劑進行全面優(yōu)化設計，最終確定出最佳的催化氧化體系，篩選出最優(yōu)的戊烷氧化-萃取脫硫工藝，確定工藝條件。項目研究中，學生直接參與項目的方案設計與論證、實驗研究及撰寫研究報告等全過程，達到提高學生動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的目的。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：提出適合于生產(chǎn)超低硫戊烷的價廉、高效、清潔的氧化－萃取脫硫技術，并給出脫硫劑配方。同時，通過自行設計實驗方案，開展實驗研究達到鍛煉學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。 基本思路：首先分析戊烷組分含硫化合物組成及變化規(guī)律，有針對性的優(yōu)化設計氧化劑、催化劑、助催化劑，從而提出系列催化氧化體系，并通過大量實驗篩選出最佳的戊烷氧化-萃取脫硫工藝，確定工藝條件。
科學性、先進性及獨特之處
- 氧化法是將有機硫化物轉(zhuǎn)化為極性較強的物質(zhì)，再用萃取、吸附等方法脫除硫的技術，具有投資少、反應條件溫和等優(yōu)點，是適合于深度脫硫的新技術，應用前景廣闊。但目前采用的氧化脫硫法，常采用有機溶劑萃取法處理氧化產(chǎn)物，存在有機溶劑后處理等問題。本文研究采用綠色氧化劑雙氧水為氧化劑，氧化產(chǎn)物采用蒸餾水進行萃取分離方法，迄今未見相關報道。因此，它在油品的高效、清潔氧化脫硫方面具有潛在的優(yōu)勢。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 目前，國內(nèi)對脫硫技術已有相關研究，但尚未有一種技術和經(jīng)濟上都可行的精脫硫技術。本成果在該課題范圍內(nèi)處于國內(nèi)先進水平，具有一定的學術價值，主要用于生產(chǎn)冰箱發(fā)泡劑的超低硫戊烷。硫含量未達標的環(huán)戊烷的銷售價格只有5100元/噸左右，經(jīng)脫硫后每噸環(huán)戊烷可增加5000元的利潤空間，會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益。
學術論文摘要
- 以雙氧水為氧化劑，采用蒸餾水做溶劑，研究了催化氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷技術，考察了催化劑、助催化劑以及氧化條件對脫硫效果的影響。在戊烷10mL，雙氧水0.5mL，催化劑鎢酸0.009g，助催化劑甲醇0.8mL，溫度50 ℃，時間100min；反應混合物采用蒸餾水萃取，萃取溫度15℃，萃取時間為15min，劑油比為2:1的條件下，戊烷中的硫含量由24.4mg/L降至0.5mg/L，脫硫率可達98.0%。
獲獎情況
- 1. 方海翔, 蔣博龍, 宋華.油品氧化脫硫技術進展,當代化工，2010,39(2):150-1556. 2. 蔣博龍，方海翔,宋華.過氧化物用于油品氧化脫硫新進展, 黑龍江科學，2010,1(3):38-42. 3. 蔣博龍，方海翔,宋華. 雙氧水催化氧化-萃取法戊烷超深度脫硫技術，化學通報，2010,73(7):640-644.（核心期刊） 4. 蔣博龍 方海祥. 雙氧水催化氧化-萃取法戊烷超深度脫硫技術, 第三屆全國大學生學術年會論文, 2010年9月 中國，大連.
鑒定結果
- 該作品開展了油品脫硫技術技術實驗研究，具有較高的科學性、真實性和實用性。撰寫了3篇文章和1篇會議文章，對更好的開展油品脫硫研究與清潔油品生產(chǎn)具有普遍的參考價值。
參考文獻
- 本作品是結合國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目“高效、清潔氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷新技術”所開展的具體工作。 參加了中國大連舉辦的第三屆全國大學生學術年會，并作大會報告，撰寫了兩篇綜述文章和一篇實驗研究文章，均已見刊。 關于戊烷脫硫未見相關報道。 查閱的論文詳見論文參考文獻。
同類課題研究水平概述
- 隨著科技的發(fā)展，環(huán)境污染問題日漸為人們所關注。各種燃料中的硫燃燒轉(zhuǎn)化為SOx，排放到大氣中會引起酸雨；同時，SOx也是汽車尾氣轉(zhuǎn)化催化劑的抑制物，會降低汽車尾氣轉(zhuǎn)化器對NOx、未完全燃燒的烴類（HC）及顆粒物（PM）等的轉(zhuǎn)化效率。聚氨酯（PU）泡沫的發(fā)泡劑氟里昂（CFC）對大氣臭氧層有很強的破壞作用。戊烷替代CFC用于PU和可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）的發(fā)泡劑，要求總硫≤5mg/L，但目前很多企業(yè)生產(chǎn)的戊烷產(chǎn)品硫含量不能達到其作為發(fā)泡劑的硫含量要求。對于燃料，各國制定了嚴格的硫含量限制標準，到2010年，汽油硫含量的上限為50mg/L；柴油硫含量的上限為30mg/L。因此，研究油品的深度脫硫具有極其重要的意義。 近年來非加氫脫硫技術，如萃取、堿洗、吸附和氧化法等引起了人們極大的關注。其中純物理脫硫工藝，對油品中硫化物的存在形式要求較苛刻，對原料中噻吩類較難脫除的有機硫化物的脫除效果不佳，很難使硫含量降到≤5 mg/L。氧化法是將有機硫化物轉(zhuǎn)化為極性較強的物質(zhì)，再用萃取、吸附等方法脫除硫的技術，具有投資少、反應條件溫和等優(yōu)點，是適合于深度脫硫的新技術，應用前景廣闊。但目前采用的氧化脫硫法，常采用有機溶劑萃取法處理氧化產(chǎn)物，存在有機溶劑后處理等問題。本文研究采用綠色氧化劑雙氧水為氧化劑，氧化產(chǎn)物采用蒸餾水進行萃取分離方法，研究了戊烷催化氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷技術，萃取過程沒有采用任何有機溶劑。
