聚合離子液體催化劑在柴油催化氧化深度脫硫中的應(yīng)用.pdf

1、柴油中稠環(huán)噻吩硫化物的深度脫除是煉油行業(yè)最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)之一，而吸附脫硫、萃取脫硫和催化氧化脫硫可能是最有前景的非催化加氫脫硫方法，值得深入研究。本文以聚乙烯基咪唑(PVIM)為聚合物前體，通過離子化改性合成了兩種聚合離子液體，并開發(fā)了兩種聯(lián)合脫硫方法。
　　首先，以過氧釩酸對PVIM進行離子化交聯(lián)，制備了過氧釩酸基聚合離子液體(V-PIL)，利用X射線粉末衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、N2吸-脫附、掃描電鏡(

2、SEM)和X射線能譜(EDX)等分析方法，明確了其組成、結(jié)構(gòu)和形貌特征。結(jié)果表明，V-PIL是平均孔徑為22.6nm、比表面積為163m2·g-1、表面蓬松多孔、無定型結(jié)構(gòu)的介孔聚合離子液體。
　　V-PIL對模型油中噻吩硫和CHP具有良好的吸附性能，同時能高效催化CHP對噻吩硫的氧化，并將噻吩硫的氧化產(chǎn)物吸附在V-PIL上，實現(xiàn)吸附脫硫和催化氧化脫硫過程的耦合。經(jīng)過對比，V-PIL的活性、穩(wěn)定性和連續(xù)使用能力均優(yōu)于物理負載型的釩

3、基催化劑，這與其豐富的微孔結(jié)構(gòu)、高度分散、利用效率高、不易流失的釩酸根離子有關(guān)。以V-PIL和CHP構(gòu)成的吸附-催化氧化脫硫(ACODS)在50℃、nCHP∶nS=4、mV-PIL∶mOIL=3wt％、攪拌2h的條件下，可將模型油中DBT完全脫除，而且連續(xù)使用5次后的脫硫效率仍高達80％。ACODS具有反應(yīng)條件溫和、工藝簡單、不污染燃油等特點，對于實際柴油的脫硫率也可達到80％左右，具有潛在的應(yīng)用價值。
　　其次，以磷鎢酸(HPW

4、)為離子化改性劑，通過其與PVIM之間的中和反應(yīng)和絡(luò)合作用進行交聯(lián)改性，制備了磷鎢酸基聚合離子液體(HPW-PIL)。通過XRD、FT-IR、SEM對HPW-PIL的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。結(jié)果表明，HPW-PIL是一種無定形聚合離子液體粉末，由直徑100nm左右的顆粒聚集而成，表面疏松多孔。然后，以HPW-PIL為催化劑，過氧化氫(H2O2)為氧化劑，并選取乙腈、甲醇、[BMIM]BF4、乙二醇(EG)、聚乙二醇-200（PEG-200

5、）、聚乙二醇-400(PEG-400)、聚乙二醇-2000(PEG-2000)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為萃取劑，研究了其萃取-催化氧化脫硫(ECODS)的性能。通過比較這些溶劑的脫硫性能和溶劑的綜合性能，選取出了聚乙二醇低聚物（EG、PEG-200、PEG-400）作為ECODS的最佳萃取劑。進而以PEG-400為萃取劑，與HPW-PIL和H2O2組成ECODS脫硫反應(yīng)體系。該過程在80℃，nH2O2∶nS=20，mHPW-P