功能化离子液体设计合成及其在轻质油品脱氮中的应用研究

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1、功能化离子液体设计合成及其在轻质油品脱氮中的应用研究DESIGNANDSYNTHESISoFFUNCTIONALIZEDIONICLIQUIDSANDTHEIRAPPLICATIONINLIGHTOILDENITRIFICATION学位论文完成日期：20旦生多．5指导教师签字：答辩委员会成员签字：青岛科技大学研究生学位论文删IlUllIIIIIlIIIIIIIIIIIIIIIfY2552961功能化离子液体设计合成及其在轻质油品脱氮中的应用研究摘要随着环保法规的日趋严格，世界各国对燃料油品中的氮含量提出了更

2、加苛刻的要求。与其他脱氮技术相比，离子液体萃取脱氮技术工艺简单、条件温和，可以在不改变燃料油组分的情况下脱除燃料油中的氮化物，这些特点使基于离子液体的萃取技术具有良好的应用前景。以N．甲基咪唑、三乙胺、吡啶、N，N．二甲苯胺为原料，经一步法或两步法合成了95种离子液体。所合成离子液体经FT-IR、1HNMR表征，证明其结构与预期相符。其中，以N，N．二甲苯胺为阳离子的15种酸性离子液体未见文献报道，该类离子液体成本低廉，合成简单，是一类新型离子液体。所设计合成离子液体大多数为Br6nsted酸性离子液体，阴

3、离子主要包括无机酸根HS04"、BF4‘和H2P04一，有机含氧酸根CH3COO‘、CCl3COO‘和CF3COO‘，有机磺酸根CH3S03"和CH3PhS03-等。经pH酸度计法对离子液体的酸性进行了检测，结果表明阴离子种类决定离子液体的酸性强弱，阳离子结构对酸性影响不大，侧链引入S03H功能化基团能大幅提升离子液体的酸性。对阳离子结构相同的离子液体，其酸性大致存在以下规律：HS04‘>BF4’>H2P04一；CF3COO‘>CCl3COO。>CH3COO。；CH3S03‘>p-CH3PhS03’，与相应

4、的Br6nsted酸的酸性强弱基本一致。将所合成离子液体用于碱性氮组分苯胺、吡啶和喹啉模拟油品的脱氮实验，系统研究了剂油比(w／w)、剂水比(w／w)、反应时间、反应温度和沉降时间等因素对脱氮效果的影响。实验结果表明，对于碱性氮组分而言，剂油比和沉降时间为脱氮效果主要影响因素，室温下30min即可完成脱氮过程，反应中加水有利于脱氮反应的进行。不同离子液体脱氮效果表明，离子液体的酸性越强，对碱性氮组分的选择性脱氮效果越好，为酸催化水促进下的液．液萃取反应机理。对非碱性氮．吲哚模拟油品的脱氮实验结果表明，阴离子

5、结构相同，阳离子侧链烷基化和S03H功能化的离子液体对吲哚表现出优异的选择性和脱除效果，同样存在酸性越强越有利于吲哚脱除的规律。与碱性氮组分的脱除条件相比，非碱性氮的脱除反应温度升高，反应时间和沉降时间延长，在剂油比增大且无水条件下，同样能够达到优异的脱氮效果。对其反应机理进行研究，离子液体对吲哚的功能化离子液体设计合成及其在轻质油品脱氮中的应用研究脱除可能为酸催化水抑制下的液-液萃取机理。通过对单组份碱性氮、单组份非碱性氮、多组分碱性氮及混合氮模拟油品进行层层推进的脱除实验，筛选出对碱性氮和非碱性氮脱除效

6、果较佳的离子液体，并优化了脱氮工艺路线。进一步对真实油品934汽油进行脱氮考察，结果表明，N，N．二甲苯胺类离子液体：N-(3一磺酸基)丙基一N，N-二甲苯胺硫酸氢盐(DMAPSHS04)、N．(4．磺酸基)丁基-N，N．二甲苯胺硫酸氢盐(BSDMAHS04)、N．(4．磺酸基)丁基-N'N．二甲苯胺氟硼酸盐(BSDMABF4)分别能够脱除汽油总氮含量的81．83％、84．45％和88．80％；而三乙胺类离子液体：丁基三乙胺硫酸氢盐(N22“HS04)、N．(3．磺酸基)丙基三乙胺硫酸氢盐(N222PSHS

7、04)、乙基三乙胺硫酸氢盐(N2222HS04)贝I]分别可脱除汽油总氮含量的90．95％，95．09％和96．67％，脱除效果显著。脱氮效果较佳的离子液体均为BrOnsted酸性离子液体，对水和空气稳定。重复使用6次，其脱氮效果未见明显降低。采用FT-IR技术对回用前后离子液体的结构进行了表征，结果表明回用后的离子液体在化学结构上未发生改变。因此，该类离子液体具有良好的化学稳定性和可重复使用性。本文拓展了离子液体的应用领域，为实现离子液体在油品脱氮中的应用提供了重要理论依据。关键词：离子液体；合成；油品；

8、脱氮；研究Ⅱ青岛科技大学研究生学位论文DESIGNANDSYNlHESISOF兀JNCTIONALIZEDIONICLIQUIDSANDTHEIRAPPLICATIONINLIGHT0Ⅱ，DENITRIFICATIONABSTRACTAlongwithmoreattentionbeingpaidtoenvironmentalprotectionworldwide，mostcountrieshavemadelaws