酸性離子液體氧化萃取脫除燃油中硫化物的熱動力學研究.pdf

1、燃油中的含硫化合物在燃燒過程中釋放的SOx是空氣污染的主要來源之一。SOx在空氣中可形成酸雨,還能促進其他污染物的排放。傳統(tǒng)加氫脫硫技術對噻吩類化合物無法徹底脫除,且所需要的操作條件苛刻。因此,為了使燃油中的硫含量達到環(huán)保的要求,出現(xiàn)了很多新的脫硫方法,其中的氧化/萃取脫硫就是其中一種。氧化/萃取脫硫技術的關鍵是找到一種有效的萃取劑及氧化反應的催化劑。在所研究的氧化/萃取脫硫體系中,酸性離子液體既作為萃取劑又作為催化劑,30％H2O2為

2、氧化劑。考察了離子液體酸度、溫度、O/S、不同含硫化合物對模擬油脫硫率的影響,在此基礎上研究了催化氧化反應的動力學、實際燃料油的脫硫及離子液體再生循環(huán)脫硫。
　　論文主要研究內容和取得成果如下:
　　(1)將鐵基酸性離子液體[C63MPy]Cl/nFeCl3(n=0.5,1,2,3)與[C6mim]Cl/FeCl3用于模擬油的氧化萃取脫硫過程,[C63MPy]Cl/FeCl3-H2O2體系的脫硫效果最好。考察了溫度、O/S對

3、模擬油脫硫率的影響,在 T=25oC, O/S摩爾比=4, t=20 min, IL/oil=1/3條件下,[C63MPy]Cl/FeCl3-H2O2體系對二苯并噻吩(DBT)的脫硫率達到了100%。在此實驗條件下,[C63MPy]Cl/FeCl3-H2O2對 DBT、苯并噻吩(BT)含硫化合物脫硫率的大小順序是:DBT>BT,并且考察了氧化萃取脫硫動力學,[C63MPy]Cl/FeCl3-H2O2對 DBT、BT氧化脫硫的反應速率常數(shù)

4、是1.0161 min-1和0.3147 min-1。
　　(2)將鋅基酸性離子液體[C43MPy]Cl/nZnCl2( n=1,1.5,2,3)用于氧化萃取模擬油中的DBT過程,[C43MPy]Cl/3ZnCl2的脫硫效果最好。考察了溫度、O/S、不同含硫化合物等因素對[C43MPy]Cl/3ZnCl2-H2O2體系催化氧化脫硫率的影響,[C43MPy]Cl/3ZnCl2-H2O2在323 K, H2O2/DBT摩爾比6/1,I

5、L/oil=1/3條件下對 DBT的脫硫率可以達到100%。在此條件下,[C43MPy]Cl/3ZnCl2-H2O2對 DBT、BT、噻吩(TS)含硫化合物脫硫率的大小順序是:DBT>BT>TS;考察了氧化脫硫的反應動力學,[C63MPy]Cl/FeCl3-H2O2對 DBT、BT、TS氧化脫硫的反應速率常數(shù)分別是0.8885 h-1,0.3403 h-1和0.0934 h-1,表觀活化能分別是45.14 kJ/mol,44.83 kJ

6、/mol和62.34 kJ/mol。
　　(3)將雙官能團離子液體[(CH2)2COOHmim]Cl/nZnCl2與[(CH2)2COOHmim]Cl/nFeCl3(n=0.5,1,2,3)用于模擬油中 DBT的脫除,n=1時的脫硫率最高;考察了溫度、H2O2/DBT(O/S)、不同含硫化合物對體系[(CH2)2COOHmim]Cl/ZnCl2-H2O2與[(CH2)2COOHmim]Cl/FeCl3-H2O2脫硫率的影響,結果發(fā)

7、現(xiàn)[(CH2)2COOHmim]Cl/ZnCl2-H2O2體系在 O/S=8、T=60oC、t=4h時,DBT脫硫率可以達到100%。在 O/S=4、T=25oC、t=20min條件下,[(CH2)2COOHmim]Cl/FeCl3-H2O2體系對 DBT的脫硫率達到100%。通過研究[(CH2)2COOHmim] Cl/ZnCl2-H2O2與[(CH2)2COOHmim]Cl/FeCl3-H2O2對 DBT、BT脫硫率的大小,發(fā)現(xiàn)硫化

8、物的脫除率大小順序均為 DBT>BT>TS。
　　(4)在 T=25oC, O/S摩爾比=4, t=20min, IL/oil=1/3條件下,[C63MPy]Cl/FeCl3-H2O2體系對實際汽油的脫硫率為37.7%,且經(jīng)過7次連續(xù)脫硫后脫硫率也能達到99.7%。將用于脫硫后的離子液體[C63MPy]Cl/FeCl3進行再生,循環(huán)使用三次后脫硫率略有降低。對 DBT脫硫后的氧化產(chǎn)物通過 CCl4反萃取再生,經(jīng)檢測最終產(chǎn)物是 DB