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本发明属于煤加工、石油加工和石油化工技术领域，涉及石油馏分油中噻吩类含硫化合物的氧化法高效脱除。其特征是将部分待氧化的馏分油于80～150℃和0．1～5MPa条件下用氧气氧化10-50小时使其中的烷基芳烃氧化为有机过氧化物，含有机过氧化物的馏分油与待氧化的馏分油混合后，进入装填有负载型钼磷氧化物催化剂颗粒的固定床反应器，于常压和40～90℃条件下进行含硫化合物的氧化反应，氧化反应产物为含硫化合物的亚砜和砜，馏分油中生成的亚砜和砜经溶剂萃取或固体吸附剂吸附而分离出来，从而实现深度脱硫。本发明的效果和益处是在