离子液体脱除柴油中氮化物的研究

发布时间：2020-05-25 17:57

【摘要】：燃料油中的氮化物燃烧后形成NO_x,污染环境。碱性氮化物在加氢精制过程中会使催化剂的活性降低,同时氮化物与硫化物在催化剂活性位上会发生竞争吸附,从而导致脱硫率降低,因此脱除燃料油中的含氮化合物,近年来已成为一个越来越重要的研究课题。目前,脱氮方法主要分为加氢脱氮和非加氢脱氮,尽管前者是脱氮的最佳方案,但装置投资大,操作条件苛刻、操作费用高,因此,非加氢脱氮方法的研究变得更为迫切,目前主要有吸附脱氮、溶剂精制脱氮、络合脱氮、氧化脱氮等。其中,络合脱氮基于Lewis酸碱理论及价键理论,能有效脱除油品中的含氮化合物,具有反应条件温和、脱氮率高、选择性好、投资少、操作简便等优点,但常规络合脱氮剂用量大且易挥发。离子液体作为一种新型的环境友好型溶剂,在脱氮方面的应用受到越来越多研究人员的关注。本文合成了三种离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴代氯化锌盐([Bmim]Br/ZnCl_2)、1-甲基-2-吡咯烷酮磷酸盐([Hnmp]H_2PO_4)和氯化胆碱/草酸低共熔溶剂(ChCl/H_2C_2O_4·2H_2O),以页岩油柴油和焦化柴油为原料考察离子液体的脱氮性能。通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)对所合成的三种离子液体([Bmim]Br/ZnCl_2、[Hnmp]H_2PO_4、ChCl/H_2C_2O_4·2H_2O)进行结构表征,结果表明:合成化合物与目标产物结构一致。采用红外探针法研究了离子液体的酸性,并测定了三种离子液体的热稳定性、溶解性、腐蚀性及流动性。结果表明:[Bmim]Br/ZnCl_2具有Lewis酸性,[Hnmp]H_2PO_4具有Bronsted酸性;三种离子液体热稳定性能满足脱氮要求;在相同条件下,[Bmim]Br/ZnCl_2的粘度较大,[Hnmp]H_2PO_4和ChCl/H_2C_2O_4·2H_2O的粘度较小;三种离子液体对设备腐蚀性小。以焦化柴油和抚顺页岩柴油馏分为原料考察三种离子液体的脱氮性能。考察了萃取时间、萃取温度、剂油质量比等因素对合成离子液体脱氮性能的影响,结果表明:离子液体的脱氮过程在30 min内即可达到平衡,萃取温度对脱氮效果影响不明显,[Bmim]Br/ZnCl_2的最佳脱氮温度为50℃,[Hnmp]H_2PO_4和ChCl/H_2C_2O_4·2H_2O的脱氮温度均为30℃。在剂油质量比1:7的条件下,[Hnmp]H_2PO_4离子液体对焦化柴油碱性氮化物的脱除率为93.97%,离子液体回收利用三次后脱氮率仍然在85%以上;[Bmim]Br/ZnCl_2离子液体对焦化柴油和页岩油柴油中碱性氮化物的脱除率分别为68.31%和57.66%。低共熔离子液体Ch Cl/H_2C_2O_4·2H_2O对喹啉的脱除性能好于吲哚,并且对实际柴油中碱性氮化物也表现出良好的脱除性能,在剂油质量比1:7的条件下,焦化柴油的碱氮的脱除率为96.10%,而且该离子液体回收利用4次后脱氮率仍然高达87.20%。
【图文】：

4；b：N-甲基吡咯烷酮图3.2中曲线b为NMP的红外光谱图。3476 cm-1：游离的H+与C=O形成的O-H伸缩振动吸收峰；2933 cm-1、2873 cm-1：CH2的伸缩振动吸收峰；1675 cm-1为羰基的伸缩振动吸收峰；1404 cm-1：CH2的面内弯曲振动吸收峰；1299 cm-1：C-N的伸缩振动吸收峰；1111 cm-1：CH2剪式振动吸收峰；985 cm-1：C-C伸缩振动吸收峰。图3.2中曲线a为[Hnmp]H2PO4的红外光谱图。200-2800cm-1：质子化的NH+伸缩振动；1632.35cm-1：羰基的强吸收谱带；1306.77 cm-1：H2PO4-负离子γP=O的吸收峰，1007.52cm-1：H2PO4-负离子γP-O的吸收峰。与NMP的谱图对比，离子液体[Hnmp]H2PO4的羰基的强吸收峰发生了红移，这是由于受到了分子间氢键和H2PO4-负离子的影响。经过红外谱图分析，合成的产物确实是目标离子液体[Hnmp]H2PO4。3.1.2 离子液体[Bmim]Br/ZnCl2的表征（1）[Bmim]Br/ZnCl2的核磁共振图谱分析

离子液体脱除柴油中氮化物的研究t，N-CH2-C-C)；3.870 (3H，s，，N-CH3)；1.766 (2H，m，N-m，N-C-C-CH2-C)；0.894 (3H，t，N-C-C-C-CH3) 。与[BmnCl2的核磁峰普遍向高磁场方向移动，即右移。原因是引入的 Br-进入了 ZnCl2中，形成新的阴离子基团，使得原来[Bm原子吸电子诱导效应的影响有所降低，因而氢原子峰向高磁l2的加入对阳离子[Bmim]+的 H 化学位移影响不是很大。体[Bmim]Br 和[Bmim]Br/ZnCl2的红外光谱分析结果体[Bmim]Br 和[Bmim]Br/ZnCl2的红外光谱如图 3.4 所示：
【学位授予单位】：辽宁石油化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE624.5

【参考文献】

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本文编号：2680524