基于咪唑类离子液体的汽油萃取脱硫剂研究

摘要

本文采用直接合成法制备了一系列咪唑类离子液体，分别为咪唑磷酸酯型离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯盐（[EMIM][DEP]）、1-丁基-3-甲基咪唑二丁基磷酸酯盐（[BMIM][DBP]），和以N-甲基咪唑和二醇类为原料制得的咪唑聚醚型离子液体，包括咪唑乙二醇型离子液体（EG-DIL）、咪唑二甘醇型离子液体（DEG-DIL）、咪唑聚乙二醇200型离子液体（PEG200-DIL）、咪唑聚乙二醇400型离子液体（PEG400-DIL）、咪唑聚乙二醇1000型离子液体（PEG1000-DIL），并通过FT-IR和1H-NMR进行了结构确证。
　　 以合成的咪唑类离子液体为萃取脱硫剂，对含有噻吩类硫化物的模拟汽油进行了萃取脱硫性能的研究，分别考察了萃取时间、温度、剂油比、聚醚链长、复配有机溶剂等因素对离子液体脱硫效果的影响，得出以下结论：
　　 咪唑磷酸酯型离子液体[EMIM][DEP]和[BMIM][DBP]对噻吩和苯并噻吩的萃取进行的较快，10min就能达到平衡状态；萃取温度的升高使得离子液体的脱硫效果总体呈下降趋势，适当升温却有利于降低离子液体的粘度，30℃～40℃是较适宜的萃取温度；剂油比的增加能够显著提高离子液体的脱硫性能；与有机溶剂复配后，离子液体的脱硫效果明显增加，其中[EMIM][DEP]>[BMIM][DBP]，对汽油的溶解度[BMIM][DBP]>[EMIM][DEP]，对硫化物的选择性苯并噻吩>噻吩。
　　 咪唑聚醚型离子液体粘度较大，采用复配二甘醇的方法形成复配萃取脱硫剂。萃取时间、温度、剂油比对复配萃取剂脱硫性能的影响与咪唑磷酸酯型离子液体相似。复配萃取剂的脱硫性能随离子液体结构中聚醚链长的增长而提高，适当增加萃取次数有利于改善复配萃取脱硫剂的脱硫性能。在选择性上，复配萃取剂对苯并噻吩的选择性高于噻吩，在萃取硫化物的同时，对甲苯也有一定的萃取作用。添加了二甘醇的复配萃取剂有效降低了离子液体的粘度，具有离子液体用量少、脱硫率高、且与汽油不互溶的优点。
　　 最后采用了三种方法对离子液体的再生进行了初步的研究。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 燃料油脱硫的研究进展

1.2.1 硫元素在燃料油中的主要存在形式及分布

1.2.2 世界各国对汽油硫含量的要求

1.2.3 传统的燃油脱硫方法

1.3 离子液体用于燃油脱硫的研究

1.3.1 离子液体简介

1.3.2 离子液体的结构及性质

1.3.3 离子液体的分类与合成

1.3.4 离子液体在燃油萃取脱硫中的应用

1.4 本课题的研究思路与工作内容

第2章 咪唑磷酸酯型离子液体的制备及脱硫性能研究

2.1 实验试剂和仪器

2.2 咪唑磷酸酯型离子液体的制备

2.3 咪唑磷酸酯型离子液体的表征

2.3.1 FT-IR谱图

2.3.21H-NMR谱图

2.4 脱硫性能测定

2.5 咪唑磷酸酯型离子液体的脱硫性能研究

2.5.1 咪唑磷酸酯型离子液体与模拟汽油的互溶性

2.5.2 萃取时间对咪唑磷酸酯型离子液体脱硫性能的影响

2.5.3 萃取温度对咪唑磷酸酯型离子液体脱硫性能的影响

2.5.4 萃取剂油比对咪唑磷酸酯型离子液体对脱硫性能的影响

2.5.5 复配有机溶剂对咪唑磷酸酯型离子液体脱硫性能的影响

2.5.6 咪唑磷酸酯型离子液体对不同硫化物的选择性

2.6 小结

第3章 咪唑聚醚型离子液体的制备及其复配萃取剂的脱硫性能研究

3.1 实验试剂和仪器

3.2 咪唑聚醚型离子液体的制备

3.3 咪唑聚醚型离子液体的表征

3.3.1 FT-IR谱图

3.3.21H-NMR谱图

3.4 脱硫性能测定

3.5 咪唑聚醚型离子液体复配萃取剂的脱硫性能研究

3.5.1 萃取体系的确立

3.5.2 萃取时间对复配萃取剂脱硫性能的影响

3.5.3 萃取温度对复配萃取剂脱硫性能的影响

3.5.4 复配剂油比对复配萃取剂脱硫性能的影响

3.5.5 离子液体结构中聚醚链长对复配萃取剂脱硫性能的影响

3.5.6 多次萃取对复配萃取剂脱硫性能的影响

3.5.7 复配萃取剂对噻吩类硫化物和甲苯的选择性

3.6 小结

第4章 咪唑聚醚型离子液体的再生

第5章 总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表和待发表的论文