一种用于轻质油化脱臭的催化剂及制备方法

申请号 CN200510075406.7 申请日 2005-05-31 公开(公告)号 CN1872958A 公开(公告)日 2006-12-06
申请人 中国科学院大连化学物理研究所; 发明人 李灿; 景飞; 蒋宗轩;
摘要 本 发明 涉及一种用于轻质油 氧 化脱臭催化剂及制备方法,其步骤为:a)搅拌下将钨酸钠的溶液加入到含有金属阳离子Mn+的稀 硝酸 中;b)加入1/5~1/10(摩尔比)钨量的季铵盐,搅拌6-12小时,过滤,得目标产物或者于40-60℃干燥。其中季铵盐为分子中至少有一个基团的 碳 链长度大于或等于8个碳 原子 的 表面活性剂 。本发明工艺简单、易行,投资极少,对轻质油脱臭速度极快,效率极高;催化剂难溶于油,不污染油品,易于从油相分离出来以便于回收使用,且本方法环境友好,不污染环境。
权利要求

1.一种用于轻质油化脱臭的催化剂,其表达式为:
               Q2x-6y-nzMzWyOx
式中:
M为金属阳离子,n是金属阳离子的化合价,1≤n≤3;
Q是季铵盐阳离子;
30≤x≤40,6≤y≤10,1≤z≤3。
2.权利要求1的催化剂,其特征在于,所述金属阳离子为K+、Na+、 Li+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Co3+、Ni2+或La3+。
3.权利要求1所述催化剂的制备方法,其步骤为:
a)搅拌下将钨酸钠的溶液加入到含有金属阳离子Mn+的稀硝酸中;
b)加入钨量摩尔比1/5~1/10的季铵盐,搅拌6-12小时,过滤,得目 标产物;
所述季铵盐为分子中至少有一个基团的链长度大于或等于8个碳原 子的阳离子表面活性剂
4.权利要求3的制备方法,其特征在于,所述过滤后的产物于40-60℃ 干燥。
5.权利要求4的制备方法,其特征在于,所述干燥是在真空烘箱中。
6.权利要求3的制备方法,其特征在于,步骤b中的季铵盐为各种 各样的季铵盐,如十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八 烷基三甲基氯化铵或双十八烷基二甲基氯化铵等。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种对轻质油进行化脱臭的催化剂。

本发明涉及上述催化剂的制备方法。

背景技术

轻质油的脱臭是石油化工中必不可少的工艺过程,其目的是把油品中 具有恶臭味的有机硫化物脱除或转化为无味的物质,以满足生产需要及环 保要求。随着石油的开采,地球上石油储量越来越少。近年来,原油的重 质化、劣质化,以及原油加工深度的提高,炼厂中的轻质油品中的硫醇、 硫醚含量偏高,而且分子结构更加复杂,使油品的脱臭更加困难。为此, 国内外各炼厂积极探索提高脱臭效果的新技术。
目前工业上普遍采用的脱臭技术是无脱臭技术。其特点是原料油品 与活化剂溶液经混合器充分混合后,与空气一起通过催化剂床层时反应以 脱除硫醇。国内专利号为CN1248609A所述的固定床催化剂浸渍液的制备 方法,是将酞菁钴类的化合物溶于0.5-2%的碱金属氧化物的溶液中。 由于溶液呈强碱性,酞菁钴类的化合物会向非活性组分转化,使得浸渍液 中活性的酞菁钴类的化合物浓度降低。美国专利US4913802公开的浸渍液 的制备方法是在2%的水和1%的季铵碱混合液中加入酞菁钴类的化合 物,尽管可减缓酞菁钴类的化合物向非活性组分转化,但用此浸渍液制备 的床层催化剂在脱臭的过程中容易流失,导致床层使用寿命较短。并且这 些对环境不友好,易形成污染。
轻质油中的恶臭味主要是由于其中含有硫醇和硫醚的缘故。即是使其 中硫醇和硫醚的含量极低,甚至达到ppb级,油品也会具有恶臭味。若要 除臭,则必须除去油品中的硫醇和硫醚。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于轻质油氧化脱臭的催化剂。
本发明的又一目的在于提供该催化剂的制备方法。
为实现上述目的,本发明提供的催化剂其表达式如下:
               Q2x-6y-nzMzWyOx
式中的M为金属阳离子,n是金属阳离子的化合价,1≤n≤3;Q是 季铵盐阳离子;30≤x≤40,6≤y≤10,1≤z≤3。
所述金属离子为各种各样的金属离子,如K+、Na+、Li+、Mg2+、Ca2+、 Al3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Co3+、Ni2+或La3+等。
本发明提供的催化剂既具有催化活性,又具有界面活性,采用催化氧 化的方法,在乳液体系中用30%过氧化氢溶液将轻质油中的硫醇和硫醚分 别氧化为磺酸和砜而从油品中除去,从而达到脱臭的目的。同时,由于磺 酸是水溶性的,大多数的砜也可溶于水,所以使轻质油中的硫含量也可降 低,使油品的质量更好。
本发明提供的上述催化剂的制备方法,其步骤为:
a)搅拌下将钨酸钠的溶液加入到含有金属阳离子Mn+的稀硝酸中;
b)加入相当钨量摩尔比1/5~1/10的季铵盐,搅拌6-12小时,过滤, 得目标产物,或将过滤后的产物于40-60℃干燥。
所述季铵盐为分子中至少有一个基团的链长度大于或等于8个碳原 子的表面活性剂
所述季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八 烷基三甲基氯化铵或双十八烷基二甲基氯化铵。
所述干燥是在真空烘箱中进行。
用本发明制备的催化剂的产率接近100%。
本发明的有益效果是:
1、本方法对轻质油脱臭速度极快,效率极高,因几乎是计量反应, 消耗的过氧化氢的量极少,所以投资极少;且本方法对环境友好,不污染 环境。
2、催化剂的制备容易,产率高。
3、本法制备的催化剂难溶于油,不会污染油品,易于从油相分离出 来以便于回收使用。
4、应用本方法在脱臭过程中油品无损失。

具体实施方式

为了进一步说明本发明,列举以下实施实例,但它并不限制各附加权 利要求所定义的发明范围。
实施例1
本发明A1-W催化剂的制备:
a、将0.375g Al(NO3)3·9H2O晶体溶于30ml 0.1mol/L稀硝酸中,搅拌 下加入溶有3.30gNa2WO4·2H2O晶体的水溶液20ml。
b、然后加入十六烷基三甲基氯化铵0.32g,继续搅拌12小时,之后过 滤,滤饼可直接用于催化反应,或置于60℃的真空烘箱中干燥。干燥后称 重为2.3g。该催化剂用A来表示。
实施例2
本发明Li-W催化剂的制备:
a、将0.235g LiNO3·3H2O晶体溶于30ml 0.1mol/L稀硝酸中,搅拌下 加入溶有3.30gNa2WO4·2H2O晶体的水溶液20ml。
b、然后加入十八烷基三甲基氯化铵0.54g,继续搅拌12小时,之后过 滤,滤饼可直接用于催化反应,或置于60℃的真空烘箱中干燥。干燥后称 重为2.1g。该催化剂用B来表示。
实施例3
本发明Cu-W催化剂的制备:
a、将0.432g Cu(NO3)2·3H2O晶体溶于30ml 0.1mol/L稀硝酸中,搅拌 下加入溶有3.30gNa2WO4·2H2O晶体的水溶液20ml。
b、然后加入双十八烷基三甲基氯化铵0.58g,继续搅拌12小时,之后 过滤,滤饼可直接用于催化反应,或置于60℃的真空烘箱中干燥。干燥后 称重为2.3g。该催化剂用C来表示。
实施例4
本发明La-W催化剂的制备:
a、将0.472g La(NO3)3·6H2O晶体溶于30ml 0.1mol/L稀硝酸中,搅拌 下加入溶有3.30gNa2WO4·2H2O晶体的水溶液20ml。
b、然后加入十二烷基三甲基氯化铵0.54g,继续搅拌12小时,之后过 滤,滤饼可直接用于催化反应,或置于60℃的真空烘箱中干燥。干燥后称 重为2.0g。该催化剂用D来表示。
实施例5
对巴陵石化集团公司提供的110#溶剂油(70~110℃的馏分)的脱臭: 称取5.0mg催化剂A,加入到1000ml的烧瓶中,再注入0.1ml30%H2O2 溶液,摇动烧瓶,使H2O2溶液充分湿润催化剂,然后加入1000ml 110# 溶剂油,剧烈搅拌,使溶液迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即 可完全脱臭。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑 滴定仪测定的反应前后110#溶剂油中的硫含量分别是6.4ng/μl和 2.4ng/μl。
实施例6
给实施例5中反应后的烧瓶中继续加入0.1ml30%H2O2溶液和1000ml 110#溶剂油,以进行催化剂的第二次使用。剧烈搅拌,在30℃下大约反 应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱 臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后110#溶剂油中的硫含量分别是 6.4ng/μl和2.7ng/μl。
实施例7
给实施例6中反应后的烧瓶中继续加入0.1ml30%H2O2溶液和1000ml 110#溶剂油,以进行催化剂的第三次使用。剧烈搅拌,在30℃下大约反 应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱 臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后110#溶剂油中的硫含量分别是 6.4ng/μl和1.9ng/μl。
实施例8
对巴陵石化集团公司提供的130#溶剂油(110~130℃馏分)的脱臭: 称取10mg催化剂D,加入到1000ml的烧瓶中,再注入0.3ml30%H2O2溶 液,摇动烧瓶,使H2O2溶液充分湿润催化剂,然后加入1000ml 130#溶 剂油,剧烈搅拌,使溶液迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即可 完全脱臭。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑滴 定仪测定的反应前后130#溶剂油中的硫含量分别是23.7ng/μl和9.2ng/μl。
实施例9
给实施例9中反应后的烧瓶中继续加入0.3ml30%H2O2溶液和1000ml 130#溶剂油,以进行催化剂的第二次使用。剧烈搅拌,在30℃下大约反 应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱 臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后130#溶剂油中的硫含量分别是 23.7ng/μl和8.4ng/μl。
实施例10
给实施例9中反应后的烧瓶中继续加入0.1ml30%H2O2溶液和1000ml 130#溶剂油,以进行催化剂的第三次使用。剧烈搅拌,在30℃下大约反 应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱 臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后130#溶剂油中的硫含量分别是 23.7ng/μl和8.7ng/μl。
实施例11
对巴陵石化集团公司提供的200#溶剂油(140~200℃馏分)的脱臭: 称取10mg催化剂B,加入到1000ml的烧瓶中,再注入0.3ml30%H2O2溶 液,摇动烧瓶,使H2O2溶液充分湿润催化剂,然后加入1000ml 200#溶 剂油,剧烈搅拌,使溶液迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即可 完全脱臭。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑滴 定仪测定的反应前后200#溶剂油中的硫含量分别是48.0ng/μl和 33.2ng/μl。
实施例12
给实施例11中反应后的烧瓶中继续加入0.3ml30%H2O2溶液和1000ml 200#溶剂油,以进行催化剂的第二次使用。剧烈搅拌,在30℃下大约反 应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱 臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后200#溶剂油中的硫含量分别是 48.0ng/μl和31.7ng/μl。
实施例13
给实施例12中反应后的烧瓶中继续加入0.3ml30%H2O2溶液和 1000ml 200#溶剂油,以进行催化剂的第三次使用。剧烈搅拌,在30℃下 大约反应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即 得到脱臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后200#溶剂油中的硫含量分 别是48.0ng/μl和29.9ng/μl。
实施例14
对巴陵石化集团公司提供的260#溶剂油(200~260℃馏分)的脱臭: 称取10mg催化剂C,加入到1000ml的烧瓶中,再注入0.6ml30%H2O2溶 液,摇动烧瓶,使H2O2溶液充分湿润催化剂,然后加入1000ml 260#溶 剂油,剧烈搅拌,使溶液迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即可 完全脱臭。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑滴 定仪测定的反应前后260#溶剂油中的硫含量分别是193.4ng/μl和 103.0ng/μl。
实施例15
给实施例14中反应后的烧瓶中继续加入0.6ml30%H2O2溶液和 1000ml 260#溶剂油,以进行催化剂的第二次使用。剧烈搅拌,在30℃下 大约反应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即 得到脱臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后260#溶剂油中的硫含量分 别是193.4ng/μl和92.1ng/μl。
实施例16
给实施例15中反应后的烧瓶中继续加入0.6ml30%H2O2溶液和 1000ml 260#溶剂油,以进行催化剂的第三次使用。剧烈搅拌,在30℃下 大约反应1小时,溶液的臭味消失。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即 得到脱臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后260#溶剂油中的硫含量分 别是193.4ng/μl和97.7ng/μl。
实施例17
对大连石油七厂提供的高硫溶剂油(70~130℃的馏分)的脱臭:称 取10mg催化剂A,加入到250ml的烧瓶中,再注入0.2ml30%H2O2溶液, 摇动烧瓶,使H2O2溶液充分湿润催化剂,然后加入100ml高硫溶剂油, 剧烈搅拌,使溶液迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即可完全脱 臭。之后静置使乳液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑滴定仪测 定的反应前后高硫溶剂油中的硫含量分别是274.6ng/μl和4.7ng/μl。
实施例18
实施例17中反应结束并将油层倒出后,给烧瓶中继续加入 0.2ml30%H2O2溶液,然后再加入100ml高硫溶剂油,剧烈搅拌,使溶液 迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即可完全脱臭。之后静置使乳 液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后高硫 溶剂油中的硫含量分别是274.6ng/μl和5.2ng/μl。
实施例19
实施例18中反应结束并将油层倒出后,给烧瓶中继续加入 0.2ml30%H2O2溶液,然后再加入100ml高硫溶剂油,剧烈搅拌,使溶液 迅速乳化,在30℃下大约反应1小时,溶液即可完全脱臭。之后静置使乳 液破乳,将油层倒出即得到脱臭油。用微库仑滴定仪测定的反应前后高硫 溶剂油中的硫含量分别是274.6ng/μl和4.8ng/μl。
从以上所有实例可看出,该催化剂可重复使用。
从以上所有实例也可看出,该方法对轻质油不但可以除臭,而且可使 轻质油的硫含量显著降低。
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