三、离子液体法.DOCVIP

离子液体萃取/催化氧化脱除燃油中有机硫 吴欣 孙茜 吴玲 （东南大学化学化工学院，江苏省 南京市） 指导教师：周钰明 教授 摘要： 汽车排放的有害物质已成为全球空气污染的主要来源之一。燃油中含有多种硫化物，因此，脱硫成为生产清洁燃油的一个可研究方向。目前脱硫有许多方法，分加氢和非加氢两大类。本文主要阐述离子液体在汽油脱硫中的应用。 关键词：酸性离子液体 催化氧化 脱硫 一、脱硫研究背景 近年来随着世界经济的迅猛发展，汽车用量的增多，汽车尾气污染成为环境污染的主要原因之一，许多环境法规中已经严格规定限制了燃料中硫的含量，于是为了怎样有效的低成本的脱去燃料中的有机硫就变成了重中之重。国内外对此已进行了许多研究[1]。燃油中含有多种硫化物，噻吩占柴油总硫的80%以上，苯并噻吩和二苯并噻吩又占噻吩类的70%以上[2-4]。近年来各国均开始制定并执行严格的标准来控制汽车尾气排放，尤其是严格限制燃料油中的硫质量分数，促使燃料油向着无硫化方向发展。关于燃油中硫含量的标准，各国的标准各不相同。目前我国柴油中硫含量过高达800ppm，而欧洲只有50ppm。改善柴油品质首先要提高柴油质量强制性标准，其次适时将柴油质量提高到欧Ⅲ、欧Ⅳ标准。欧Ⅱ排放标准正在中国实施，燃油含硫量应≤500ppm。欧Ⅲ排放标准：燃油含硫量应≤350ppm。欧Ⅳ标准：燃油含硫量≤50ppm。欧Ⅴ标准：燃油含硫量≤10ppm。我国燃油脱硫的道路任重而道远。 二、脱硫方法简介 通过对文献的阅读，我们了解到，目前的脱硫方法主要分为加氢与非加氢两大类。下面将对这两大类方法做一个简单的概括和介绍。 催化加氢脱硫(HDS)是工业上燃油脱硫的主要手段，可将汽柴油中硫醇、硫醚等简单小分子有机硫脱除[5-6]。但是深度加氢降低烯烃和芳香烃的含量从而引起汽油辛烷值的下降，同时氢的耗量也增加，反应器的体积急剧增加，导致加氢工艺设备投资大，使得操作费用非常高[7]。 由于传统的催化加氢法有许多不足，一些新型脱硫方法正在研究使用。如生物脱硫、吸附脱硫、氧化脱硫以及烷基化反应脱硫、离子液体萃取等[8-22]。各种新型脱硫方法，有些已经用于实际生产中，而有些方法还处于实验阶段。各种方法之间的结合也有利于提高脱硫的效果。下面着重介绍离子液体法在脱硫中的应用。 三、离子液体法 1、离子液体概述 离子液体通常的定义为是一种完全有离子组成的液体（一般熔点小于100℃）离子液体(Ionic liquid)是室温离子液体的简称[23]。离子间的作用力主要是库仑力，大量的有机阳离子和不同阴离子的结合。离子液体的数目理论上大于1018，因此把离子液体称为“可设计的溶剂”，阳离子是一个大而非对称的有机阳离子：N,N-二烷基咪唑阳离子，四烷基铵，三烷基旒、膦、N-烷基吡啶，甲基吡啶等。阴离子：BF4-、PF6-, SbF6-、ZnCl3-, CuCl2-、SnCl3-, N(CF3SO2)2-、N(C2F5SO2)2 -、N(FSO2)2-,C(CF3SO2)3-,、CF3CO2-、CF3SO3-、MeSO3-、[CB11H12]-、[CB11H6C16]-、[CB11H6Br6]-和一些对水敏感的多核阴离子，如Al2Cl7-、Al3Cl10-、AuCl7-、Fe2Cl7-、Sb2F11-等[24]。 离子液体的性质如下： 熔点：阳离子中电荷越分散，分子对称性越低，生成的化合物熔点就越低。阴离子对离子液体的熔点有较大的影响。 溶解性：离子液体能够溶解有机物、无机物和聚合物等不同物质，是许多化学反应的良好溶剂。改变阳离子的侧链烷基大小可以调整离子液体的溶解性。烷基咪唑离子液体与水溶解性的关系取决于阴离子，温度和咪唑阳离子烷基侧链的长度。 热稳定性：离子液体有较高的热稳定性，是由于离子液体有较低的饱和蒸气压，胺膦盐形成的离子液体的热稳定性差，许多含三烷基铵正离子液体在真空80℃下会分解。 密度：总体来讲，离子液体的密度比水大，阴离子的摩尔质量对离子液体的密度影响很大。 酸碱度：离子液体的酸碱性实际上由阴离子的本质决定。 黏度：离子液体的黏度比水大，和油的密度大小相似，而且随温度的升高而下降。离子液体的黏度主要是由于其中的范德华力和氢键共同作用而成。阳离子的结构也是影响离子液体的黏度。而对于1-烷基-3-甲基咪唑盐来说烷基链上的支链增长，总是使得黏度降低。 2、离子液体法概述 通过对有关文献的研究学习，目前的离子液体法属于一种比较新型的脱硫方法，应用前景十分广泛。许多研究者对此方法进行了实验研究，取得了一些成就。以下将列举一些研究的例子。 张成中[25]等用不同金属氯化物与氯代甲基咪唑合成离子液体，采用快原子轰击谱测定了这些离子液体的结构，并评价了这些离子液体对汽油萃取脱硫的能力。实验结果表明，由CuCl合成的