一种二元低共熔溶剂催化剂及其制备方法和应用

本发明属于油品氧化脱硫，具体涉及一种二元低共熔溶剂催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、燃油燃烧产生的废气是造成环境污染的主要因素之一。2019年1月起我国开始全面供应国via标准汽油(硫含量小于10ppm)，未来汽油将向无硫发展。目前工业上使用最广泛的脱硫方式为加氢脱硫(hds)，其具有处理效率高、脱硫能力强的特点，但是该技术的能耗较高，反应条件苛刻(>300℃,>3mpa)，并且面对噻吩类硫化物的脱除效率有限，造成汽油辛烷值的损失。因此，非加氢脱硫引起了人们的关注。在非加氢脱硫技术中，氧化脱硫(ods)鉴于其温和的反应条件，拥有良好的前景。

2、现有技术在氧化脱硫时有用到有机钛化合物作为催化剂，如中国专利cn105038840a中使用的钛酸丁酯和钛酸乙酯，但是钛酸丁酯和钛酸乙酯有一定毒性，对环境和人类有害；还有用到金属配位型低共熔溶剂作为催化剂的，如中国专利cn 114887659a中使用的金属-磷酸配位型低共熔溶剂，但是制备该低共熔溶剂时条件比较苛刻，在100℃条件下也需要1h。因此，急需开发出一种在较低温度的反应条件能够快速脱硫的绿色催化剂。

技术实现思路

1、本发明公开了一种利用二元低共熔溶剂催化氧化燃油脱硫的方法，解决了现有技术在使用低共熔溶剂进行氧化脱硫时，反应温度高、所需时间长的问题。

2、一种二元低共熔溶剂催化剂，由γ-戊内酯与甲酸组成，其中γ-戊内酯与甲酸的物质的量之比为1:4～5。

3、本发明还提供了所述二元低共熔溶剂催化剂的制备方法，包括如下制备步骤：将γ-戊内酯与甲酸按物质的量之比为1：4～5混合，在室温下搅拌30min，直至混合物变为均质液体。

4、本发明还提供了所述二元低共熔溶剂催化剂在催化氧化燃油脱硫中的应用。

5、优选的，所述的应用，具体包括以下步骤：

6、向待处理油中加入所述低共熔溶剂，混合均匀后，在25～70℃，加入氧化剂，反应4～100min后，分离得脱硫后的油品；

7、优选的，所述低共熔溶剂与所述待处理油的体积比为1:1～10。

8、优选的，所述氧化剂是浓度为30％的h2o2溶液。

9、优选的，所述氧化剂与所述待处理油中硫含量的物质的量之比为2～6：1。

10、优选的，所述待处理油中含硫化合物包括苯并噻吩、二苯并噻吩和4，6-二甲基二苯并噻吩。

11、优选的，所述分离方法为：静置后油品与低共熔溶剂发生分层，上层液体为脱硫后的油品。

12、优选的，所述待处理油中硫含量范围为500～2000ppm。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1.本发明所制备的低共熔溶剂氧化脱硫催化剂，采用天然存在的两种物质γ-戊内酯与甲酸，具有脱硫效率高，能有效地降低燃油中难以脱除的噻吩类含硫化合物；γ-戊内酯与甲酸廉价易得，不易燃、绿色可降解，在室温或温和温度下即可完成脱硫，反应所用氧化剂需求量少，反应条件温和；具有大规模使用的潜力。该氧化脱硫的反应机理为：过氧化氢首先将低共熔溶剂中的甲酸氧化为过氧甲酸，同时，低共熔溶剂还充当萃取剂，将油品中的噻吩类含硫化合物萃取至低共熔溶剂中后再发生氧化反应，噻吩类含硫化合物被氧化成相应的砜类，极性增强，从而在低共熔溶剂中的溶解度增大，实现脱硫。

15、2.低共熔溶剂由于仅需将特定的氢键供体和氢键给体按一定比例混合并加热至某一温度即可形成稳定的液态溶剂，使其易于大规模制备。此外，低共熔溶剂和离子液体具有如毒性低，蒸气压低等相似的性质，并且低共熔溶剂比离子液体更易于降解，在氧化脱硫中具有较大的潜力。

技术特征：

1.一种二元低共熔溶剂催化剂，其特征在于，由γ-戊内酯与甲酸组成，其中γ-戊内酯与甲酸的物质的量之比为1:4～5。

2.根据权利要求1所述一种二元低共熔溶剂催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：将γ-戊内酯与甲酸按物质的量之比为1：4～5混合，在室温下搅拌，直至混合物变为均质液体。

3.根据权利要求1所述二元低共熔溶剂催化剂在催化氧化燃油脱硫中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述低共熔溶剂与所述待处理油的体积比为1:1～10。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述氧化剂是浓度为30％的h2o2溶液。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述氧化剂与所述待处理油中硫含量的物质的量之比为2～6：1。

8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述待处理油中含硫化合物包括苯并噻吩、二苯并噻吩和4，6-二甲基二苯并噻吩。

9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述分离方法为：静置后油品与低共熔溶剂发生分层，上层液体为脱硫后的油品。

10.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述待处理油中硫含量范围为500～2000ppm。

技术总结
本发明涉及油品氧化脱硫技术领域，公开了一种二元低共熔溶剂催化剂及其制备方法和应用，催化剂包括γ‑戊内酯与甲酸；催化剂的制备方法为：将γ‑戊内酯与甲酸按摩尔比为1：4～5混合，在室温下搅拌30min，直至混合物变为均质液体；催化剂的应用包括：向待处理油中加入低共熔溶剂，混合均匀后，在25～70℃，加入氧化剂，反应4～100min后，分离得脱硫后的油品。本发明制备的催化剂，采用天然存在的γ‑戊内酯与甲酸，廉价易得，绿色可降解；脱硫时，氧化剂需求量少、反应条件温和，在室温或温和温度下即可完成脱硫，脱硫效率高，能有效脱除燃油中难以脱除的噻吩类含硫化合物，具有大规模使用的潜力。

技术研发人员：吴华东,杨彪,郭嘉,张林锋
受保护的技术使用者：武汉工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12