可循环氧化-温控相分离催化体系的构建及其在燃油氧气氧化脱硫中的应用

针对目前燃油的催化加氢、过氧化氢氧化和氧气氧化等脱硫方法中存在的缺陷，本项目拟将设计合成的新型氧化-温控相分离催化剂与萃取型离子液体进行耦合，构建适合于燃油氧气氧化脱硫反应的新一类高效可循环氧化-温控相分离催化体系。基于该催化体系具有的"高温均相反应，低温两相分离"的特征，使催化剂与含硫燃油高温时处于一相，反应结束至室温后又与燃油分成两相，提高氧化脱硫反应速率，确保催化剂与燃油的有效分离。利用该催化体系中萃取型离子液体能与氧化-温控相分离催化剂室温成一相高温成两相，并对砜、亚砜等氧化产物具有高萃取能力的特点，及时将生成的氧化产物从燃油相萃取到离子液体相中，同时促进燃油与氧化产物的高效分离以及氧化脱硫反应进行完全。达到深度脱硫的目的，并实现燃油氧化脱硫过程的反应-分离一体化与催化体系的回收和循环使用。本项目完成后可以为燃油的氧化脱硫提供一条新的有效途径。

针对目前燃油氧化脱硫存在的脱硫率低、催化剂难分离回收等缺陷，设计合成了两大类氧化-温控双功能离子液体，并用于催化燃油的氧化脱硫，实现了反应-分离一体化和催化剂的循环利用，达到了燃油深度脱硫的目的；设计合成了一类萃取-氧化双功能离子液体，并用于催化燃油的氧化脱硫，不仅实现了萃取-氧化过程的一体化，而且实现了反应-分离一体化及催化剂的循环利用。. 研究内容包括五大脱硫体系，分别为：（1）咪唑基氧化-温控离子液体催化H2O2氧化汽油脱硫；（2）十八胺基氧化-温控离子液体催化H2O2氧化汽油脱硫；（3）十八胺基氧化-温控离子液体催化O2氧化柴油脱硫；（4）萃取-氧化十八胺杂多酸离子液体催化H2O2氧化汽油脱硫；（5）杂多酸自组装溶液催化O2氧化汽油脱硫。. 咪唑类氧化-温控离子液体催化汽油H2O2氧化脱硫的较佳工艺为：IL(n=17)，T=60 ℃，n(H2O2):n(S)=10，n(S):n(IL)=4，t=4 h。DMF萃取3次，脱硫率达99%。十八胺类氧化-温控离子液体催化汽油H2O2氧化脱硫的较佳工艺为：IL(n=96(C4))，V(甲苯):V(辛烷)=1:1.5，m(IL):m(甲苯)=1.891，T=50 ℃，n(H2O2):n(S)=10，t=90 min；DMF萃取1次，脱硫率为94%。十八胺类氧化-温控离子液体催化柴油O2 氧化脱硫的较佳工艺为：IL(n=111(C12))，V(甲苯):V(油)=1:1，T=100 ℃，t=2 h，P(O2)=2 MPa。DMF萃取一次，脱硫率接近100%。IL循环使用11次，脱硫率仍在95%以上。萃取-氧化十八胺杂多酸离子液体催化H2O2氧化燃油脱硫，较佳的工艺为：IL(n=108(C4))，V(H2O2)=50 μL，m(IL)=1.5 g，T=45 ℃，t=20 min，BT的脱硫率为100%。IL经8次重复使用，脱硫率仍高于85%。自组装杂多酸溶液用于催化O2氧化汽油脱硫，在最佳的条件（V(Cat.)=2 mL、P(O2)=2.0 MPa、T=135 ℃、t=2 h）下，脱硫率可达98.5%。. 成功建立了五大脱硫体系，实现了难去除硫化物的深度脱除与催化剂/萃取剂的高效分离和循环使用。为离子液体在燃油深度脱硫方面的研究提供了新的科学依据，对于基础理论研究和实际应用均有重要意义。