离子液体选择性萃取-等离子体氧化再生技术协同处理燃油中有机硫化物

汽车尾气造成的大气污染问题日益严重,汽油、柴油中的硫化物燃烧后产生的SOx 是大气的主要污染物,各国对燃油中的硫化物含量标准越来越严格, 低硫甚至无硫清洁汽油成为世界燃料油生产的必然趋势。传统的加氢脱硫技术对于热稳定性高的稠环噻吩类含硫化合物很难脱除,需要高温(300℃以上)、高压(4.0 MPa以上)、不但氢气消耗量大、能耗高，且易导致汽油辛烷值下降，很难实现燃料油的超深度脱硫。为满足燃料油超深度脱硫的急需，本项目提出用离子液体萃取燃油中的有机硫化物，并利用高压脉冲放电等离子体技术将离子液体萃取液中的硫化物氧化为无机硫并通过减压蒸发最终将离子液体中的有机硫去除，使离子液体得以再生利用。重点研究离子液体的类型、官能团结构与有机硫的萃取效率的关系，系统研究有机硫氧化的非平衡等离子体强氧化技术，从实验、理论两方面揭示燃料油中有机硫的高效低耗氧化转化规律，为解决燃料油的脱硫提供科学技术基础。

随着石油化学和汽车工业的迅速发展，汽车尾气造成的大气污染问题日益严重，世界各国纷纷制定了更加严格的标准对燃油中硫化物的含量加以限制，低硫甚至无硫清洁汽油成为世界燃料油生产的必然趋势。传统的加氢脱硫技术对于热稳定性高的稠环噻吩类含硫化合物很难脱除,需要高温(300℃以上)、高压(4.0 MPa以上)、不但氢气消耗量大、能耗高，且易导致汽油辛烷值下降，很难实现燃料油的超深度脱硫。由于离子液体优良的物化性质，越来越多的人开始研究离子液体萃取脱硫技术。本项目提出用离子液体萃取燃油中的有机硫化物，并利用高压脉冲放电等离子体技术将离子液体萃取液中的硫化物氧化为无机硫并通过减压蒸发最终将离子液体中的有机硫去除，使离子液体得以再生利用。依据申请书的计划，主要做了三个部分的工作。第一，燃料油中含硫化合物的测定，检测对象为模拟自配燃料油和市售燃料油，搭建介质阻挡放电等离子体再生实验装置实验平台。第二、 研究氨基改性的阳离子和不同水溶性的阴离子的组合对离子液体萃取汽油中芳烃含硫化合物的萃取率和选择性的影响。第三、首次合成了三种1-烷基-4-二甲胺基吡啶二氰胺盐离子液体，并发现其选择性萃取脱硫效果比以往报道的同类离子液体萃取脱硫效果好。结果表明其萃取脱硫效果受阳离子的结构与尺寸影响，芳烃硫化物分配系数的排序为[C24DMAPy][N(CN)2] < [C44DMAPy][N(CN)2] < [C64DMAPy][N(CN)2]；对于同种离子液体而言，在相同实验条件下，硫化物的选择性顺序为thiophene (TS) < benzothiophene (BT) < dibenzothiophene (DBT)；二甲胺基吡啶离子液体不溶于燃料油中， 0#柴油在二甲胺基吡啶离子液体中的溶解度从6.7%增加到9.7%，97#汽油在二甲胺基吡啶离子液体中的溶解度从7.04%增加到12.4%，结果表明与以前的离子液体相比，二甲胺基吡啶离子液体用于燃料油脱硫是具有竞争性的，其在提高芳香性硫化物的分配系数的同时减少了燃料油在离子液体中的溶解性，在互溶性和萃取率这两个相互矛盾的指标之间达到了一个更好的平衡。在下一步的工作中，将进一步研究高压脉冲电源的放电方式对燃油中有机硫化物氧化转化效率的影响。