[实用新型]连续脱硫装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种石油、化石燃料、及油基燃料(petroleum-basedfuels)的连续脱硫装置。

背景技术

在目前的运输行业中，柴油燃料是一个被广泛使用的化石燃料。由于柴油引擎在节能方面较汽油引擎来得有优势，故在环境保护意识与绿色运动日益高涨的今日，柴油燃料的需求在未来想必也是水涨船高。柴油燃料一般主要是由烷类、环烷烃、和芳香族碳氢化合物所混合而成并相对复杂的混合物，其碳原子数是介于9～28，而沸点的范围约为150-390℃。他们的相对分布主要是由以下因素所决定：特定的燃料原料、精炼程序、及基于消费者日常商业需求的混合计划。较常在柴油中被发现的硫化物例如为烷苯并噻吩(alkylbenzothiophenes)及烷二苯并噻吩(alkyldibenzothiophenes)。

在柴油中含有硫会造成环境的困扰，例如在燃烧时，会产生二氧化硫(SO₂)及硫酸盐颗粒物(sulfate particulate matter)，其是属于严重有害物质故对大众健康会产生极大的伤害。而且，硫也会造成其他问题，例如：催化剂转换器的损害、内燃机的部份锈蚀、及日益严重的空气污染。也因为汽油及其他石油产品中所含有的硫会对外界造成危害，故美国的环境保护署(US Environmental ProtectionAgency)已经颁发了相关的规定，将石油的硫含量上限由原先的300ppm降至30ppm，而柴油的硫含量上限由原先的500ppm降至15ppm，以确保社会大众的安全与健康。

加氢脱硫法是一种脱硫方法，其可以大规模地以公知的化学方式从柴油中将硫脱除。公知的加氢脱硫法为一种加氢处理程序(hydro-treatment process)，其是藉由氢气与催化剂而将柴油中的含硫化合物进行分解并形成硫化氢(hydrogen sulfide)。

然而，在脱硫程序中即使是少量未反应的硫化氢也会造成很大的危害。硫化氢具有相当激烈的毒性，曾经在工作场所中造成大量人员的死亡，故对工作人员具有相当大的威胁。此外，在美国环境保护署较新且较严格的规定下，在实行加氢脱硫程序时，氢气从反应器外壁泄露的机率会比较高。

氧化脱硫法(oxidative desulfurization)是公知的一种适用于柴油的脱硫方式，此方法是依据以下的操作原理：硫化合物的极性较碳氢化合物为高。此外，硫氧化物，例如：砜，其极性也大于硫化物(sulfide)。更重要的是，从硫化物氧化成砜也较碳氢化合物来得快且容易。因此，将极性较差的硫化物转换成更具有极性的砜或亚砜(sulfoxide)，可以让硫化合物较容易从化石燃料中萃取出来并溶于水相溶液中。

在美国专利6,402,939中，描述了以下的技术方案：藉由结合氧化脱硫法与超音波技术，以将有机硫化物从化石燃料中移除。其中，氧化脱硫法是藉由于水相流体中结合化石燃料与作为氧化剂的氢过氧化物而达成，而超音波则是施加在混合物上以增加混合物中各种物质的反应性。超音波辅助氧化脱硫程序(Ultrasound-assistedoxidative desulfurization，简称UAOD)是在常温常压下实行，它可让硫化合物从碳氢化合物中选择性地被移除。然而，使用四基溴化铵(quaternary ammonium bromides)做为表面活性剂，却会产生溴化物等副产物。此外，脱硫程序所使用的超音波反应器(sonoreactor)也具有不少缺点，例如：需要极为昂贵的仪器，该仪器需要如RF放大器与函数产生器等技术上较复杂的零件，此外产生超音波也需要较高的电力消耗，另外需要较高的操作温度(通常是在70～80℃)，而且长久下来超音波也有可能对长链的碳氢化合物产生损害(例如产生裂解)。此外，需要将所对应的函数产生器与RF放大器增大才能适用到较大规模的生产，这也造成了传统的超音波反应器或超音波脱硫装置在大量生产上的限制。

而且，在批次生产中，使用探针式反应器(probe type reactor)并将超音波应用在氧化脱硫方式虽然可将硫的移除率提高，然而全部的反应物须结合在一起且被保持在一定的控制环境下一段时间，直到达成想要的反应结果。也因此，这样的反应程序往往是较慢、花费较多时间、且在处理程序结束前生产物必须处于分离的状态。

实用新型内容