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基本信息

項(xiàng)目名稱：
高效、清潔氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷新技術(shù)
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)目在查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)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(jī)理等理論研究及大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)氧化劑、催化劑、助催化劑進(jìn)行全面優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(xiàng)目研究中，學(xué)生直接參與項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)與論證、實(shí)驗(yàn)研究及撰寫研究報(bào)告等全過(guò)程，達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。
詳細(xì)介紹：
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫技術(shù)已有相關(guān)研究，但尚未有一種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行的精脫硫技術(shù)。本項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)加氫、氧化、吸附等脫硫工藝技術(shù)進(jìn)展的調(diào)查和分析比較，認(rèn)為可開發(fā)出一種環(huán)保、高效、廉價(jià)、高選擇性的新型脫硫技術(shù)。該技術(shù)核心是以選擇性氧化脫硫?yàn)橹?，?duì)氧化后產(chǎn)物進(jìn)行萃取達(dá)到精脫硫的目的，具有很強(qiáng)的科學(xué)性。項(xiàng)目組一直從事氧化方面的研究工作，有一定的工作基礎(chǔ)，收集了大量相關(guān)資料，實(shí)驗(yàn)室有脫硫?qū)嶒?yàn)相關(guān)設(shè)備，可提供本項(xiàng)目研究使用，所以本項(xiàng)目的研究是可行的。 我國(guó)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(guó)家之一。按照我國(guó)EPS總體規(guī)劃設(shè)計(jì)160萬(wàn)噸/年，每噸EPS生產(chǎn)需要0.068噸正異戊烷發(fā)泡劑計(jì)算，全國(guó)正異戊烷發(fā)泡劑需求量為11萬(wàn)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(guó)冰箱年生產(chǎn)總量在1300萬(wàn)臺(tái)以上，全國(guó)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(chǎng)價(jià)格在10000元/噸以上，硫含量未達(dá)標(biāo)的環(huán)戊烷的銷售價(jià)格只有5100元/噸左右。如果經(jīng)脫硫后產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)的話，每噸環(huán)戊烷可增加5000元的利潤(rùn)空間，會(huì)產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)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(shù)與企業(yè)生產(chǎn)結(jié)合緊密，是企業(yè)增加產(chǎn)品附加值、提高經(jīng)濟(jì)效益和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。該技術(shù)開發(fā)成功后，每年可為企業(yè)創(chuàng)造十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的發(fā)展前景。而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，本科生直接參與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、方案論證、實(shí)驗(yàn)以及撰寫研究報(bào)告等全過(guò)程。對(duì)全面鍛煉學(xué)生從事科學(xué)研究的能力，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新實(shí)踐的能力具有重要意義。 本項(xiàng)目在查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)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(jī)理等理論研究及大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)氧化劑、催化劑、助催化劑進(jìn)行全面優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(xiàng)目研究中，學(xué)生直接參與項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)與論證、實(shí)驗(yàn)研究及撰寫研究報(bào)告等全過(guò)程，達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。

作品圖片

  • 高效、清潔氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷新技術(shù)
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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(jià)廉、高效、清潔的氧化－萃取脫硫技術(shù)，并給出脫硫劑配方。同時(shí)，通過(guò)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開展實(shí)驗(yàn)研究達(dá)到鍛煉學(xué)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(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guò)大量實(shí)驗(yàn)篩選出最佳的戊烷氧化-萃取脫硫工藝，確定工藝條件。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

氧化法是將有機(jī)硫化物轉(zhuǎn)化為極性較強(qiáng)的物質(zhì)，再用萃取、吸附等方法脫除硫的技術(shù)，具有投資少、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，是適合于深度脫硫的新技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。但目前采用的氧化脫硫法，常采用有機(jī)溶劑萃取法處理氧化產(chǎn)物，存在有機(jī)溶劑后處理等問(wèn)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(jìn)行萃取分離方法，迄今未見相關(guān)報(bào)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(shì)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫技術(shù)已有相關(guān)研究，但尚未有一種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行的精脫硫技術(shù)。本成果在該課題范圍內(nèi)處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)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(dá)標(biāo)的環(huán)戊烷的銷售價(jià)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(rùn)空間，會(huì)產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

學(xué)術(shù)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(shù)，考察了催化劑、助催化劑以及氧化條件對(duì)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(shí)間100min；反應(yīng)混合物采用蒸餾水萃取，萃取溫度15℃，萃取時(shí)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(dá)98.0%。

獲獎(jiǎng)情況

1. 方海翔, 蔣博龍, 宋華.油品氧化脫硫技術(shù)進(jìn)展,當(dāng)代化工，2010,39(2):150-1556. 2. 蔣博龍，方海翔,宋華.過(guò)氧化物用于油品氧化脫硫新進(jìn)展, 黑龍江科學(xué)，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(shù)，化學(xué)通報(bào)，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(shù), 第三屆全國(guó)大學(xué)生學(xué)術(shù)年會(huì)論文, 2010年9月 中國(guó)，大連.

鑒定結(jié)果

該作品開展了油品脫硫技術(shù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，具有較高的科學(xué)性、真實(shí)性和實(shí)用性。撰寫了3篇文章和1篇會(huì)議文章，對(duì)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(jià)值。

參考文獻(xiàn)

本作品是結(jié)合國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“高效、清潔氧化-萃取法生產(chǎn)超低硫戊烷新技術(shù)”所開展的具體工作。 參加了中國(guó)大連舉辦的第三屆全國(guó)大學(xué)生學(xué)術(shù)年會(huì)，并作大會(huì)報(bào)告，撰寫了兩篇綜述文章和一篇實(shí)驗(yàn)研究文章，均已見刊。 關(guān)于戊烷脫硫未見相關(guān)報(bào)道。 查閱的論文詳見論文參考文獻(xiàn)。

同類課題研究水平概述

隨著科技的發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日漸為人們所關(guān)注。各種燃料中的硫燃燒轉(zhuǎn)化為SOx，排放到大氣中會(huì)引起酸雨；同時(shí)，SOx也是汽車尾氣轉(zhuǎn)化催化劑的抑制物，會(huì)降低汽車尾氣轉(zhuǎn)化器對(duì)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(duì)大氣臭氧層有很強(qiáng)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(dá)到其作為發(fā)泡劑的硫含量要求。對(duì)于燃料，各國(guó)制定了嚴(yán)格的硫含量限制標(biāo)準(zhǔn)，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(lái)非加氫脫硫技術(shù)，如萃取、堿洗、吸附和氧化法等引起了人們極大的關(guān)注。其中純物理脫硫工藝，對(duì)油品中硫化物的存在形式要求較苛刻，對(duì)原料中噻吩類較難脫除的有機(jī)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(jī)硫化物轉(zhuǎn)化為極性較強(qiáng)的物質(zhì)，再用萃取、吸附等方法脫除硫的技術(shù)，具有投資少、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，是適合于深度脫硫的新技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。但目前采用的氧化脫硫法，常采用有機(jī)溶劑萃取法處理氧化產(chǎn)物，存在有機(jī)溶劑后處理等問(wèn)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(jìn)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(shù)，萃取過(guò)程沒有采用任何有機(jī)溶劑。
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