离子液体氧化脱硫新技术的计算机模拟和实验研究

汽/柴油脱硫是石油炼制过程中的一个重要工业过程，然而随着日趋严格的汽柴油标准，硫含量要求越来越低，传统加氢脱硫技术亟待改进或更新，我国尤其面临这个问题，开展新型汽柴油深度脱硫技术的研究具有重要的现实意义和迫切性。.近几年，出现了一种新型的深度脱硫方法，即：离子液体氧化脱硫，它能脱除掉加氢脱硫难以处理的噻吩硫，展现出了良好应用前景，目前存在选择性/活性低等几个科学问题待解决，本课题用QM/MD计算机模拟与实验/波谱分析结合，揭示出噻吩硫/砜和芳/烯烃在离子液体中的溶解机理、离子液体选择性萃取噻吩硫/砜的微观机制和离子液体/H2O2氧化脱硫的催化反应机制，建立离子液体氧化脱硫技术的理论，基于此，合成出能够高效地催化氧化脱除噻吩硫的功能化离子液体，并确立最佳氧化脱硫工艺条件和离子液体再生方法，建立起新型的离子液体氧化脱硫技术，可用作传统加氢脱硫的后续深度脱硫过程，来生产超低硫或无硫的清洁汽柴油。

汽柴油脱硫是石油炼制中的一个重要过程。传统加氢脱硫，在技术、成本可行的前提下难以生产S<10ppm的清洁汽柴油。近十年，离子液体脱硫成为研究热点，其避免了溶剂挥发与损失问题，展现出了良好应用前景。. 在本课题，我们采用理论、实验与波谱分析相结合，拟开发一种全新的基于离子液体的氧化-萃取耦合脱硫技术，该技术具有无溶剂损失、无酸性催化剂加入、脱硫效率高等优点，研究了功能化离子液体的制备、合成与表征；汽柴油的萃取脱硫；柴油的氧化-萃取耦合脱硫；脱硫剂的再生与重复利用性。取得了以下主要研究结果：.（1）制备了一系列功能化离子液体，包括[Bmim]Cl/ZnCl2、[Bmim]Cl/2ZnCl2、[Bmim][HSO4]、[Hmim][HSO4]、[C4mim]Cl/ZnCl2、[C4mim]Cl/FeCl2、[C4mim]Cl/SnCl2、[C4mim]Cl/CoCl2、C4mim]Cl/CuCl2、[C4mim]Cl/MgCl2、[Hnmp]Cl/ZnCl2、[Hnmp]Cl/FeCl3、[CH2)4SO3HMIm][HSO4]、[(CH2)4SO3HMIm][H2PO4]、[(CH2)4SO3HMIm][Tos]、[(CH2)4SO3HMIm]Cl/ZnCl2、[(CH2)4SO3HMIm]Cl/FeCl3等一系列Brønsted或Lewis单/双酸性离子液体；.（2）对上述离子液体进行了系统的波谱与物性表征；.（3）系统研究了上述或部分上述离子液体对汽柴油的萃取脱硫性能，既包括模拟汽柴油，也包括真实汽柴油，考察了温度、压力、剂油比、初始硫含量等对脱硫效率的影响，同时考察了可再生性和重复利用性，确立了最佳工艺条件；.（4）系统研究了上述或部分上述离子液体对柴油的萃取-氧化耦合脱硫性能，既包括模拟柴油，也包括真实柴油，考察了温度、压力、剂油比、初始硫含量、氧硫比等对脱硫效率的影响，同时考察了可再生性和重复利用性，确立了最佳工艺条件；.（5）我们开发的离子液体萃取或萃取-氧化耦合脱硫技术，与HDS相比，本技术无需昂贵的催化剂/氢气，工艺简单，操作条件温和（典型地，<100℃、常压），可以高效脱除HDS难以脱除的噻吩类硫化物，实现S<10ppm的清洁燃料油生产。. 该技术成果在国际上处于领先地位，有望作为HDS的补充技术，来实现清洁汽柴油生产。