离子液体作为萃取脱硫剂和缓蚀剂的应用机制是什么?

2024-09-26 09:07:13 sh默尼 2

在燃烧过程中,燃料中的含硫化物会形成硫氧化物,从而导致酸雨和雾霾等环境问题。这些不良后果的产生使得燃油脱硫成为一项强制性任务,目前主要通过加氢脱硫(HDS)来实现。HDS需要在严格的条件下进行,并且它无法有效去除杂环硫化物,因此有必要开发新颖有效的非加氢脱硫技术。非加氢脱硫技术中的萃取脱硫(EDS)操作条件温和且能耗低,具有很高的研究价值。与传统的萃取脱硫剂相比,离子液体(ILs)具有毒性低、热稳定性好、可设计性强等优点,有望成为高效的绿色脱硫剂。但ILs的回收和降解是阻碍其投入实际应用的关键问题。


近年来,原油品质的不断变差不仅导脱硫难度增加,还使炼油设备产生H2S-HCl-H2O腐蚀。这种硫腐蚀不仅会破坏设备的稳定性,而且其腐蚀产物具有一定的氧化和自燃风险。添加缓蚀剂是最常见的防腐措施之一,如ILs就是一类很有发展前景的缓蚀剂。从以往的研究来看,离子液体脱硫性能下降的主要原因是无法去除在反复使用过程中逐渐积累的杂质,而离子液体本身的结构并没有发生变化。原本需要降解处理的ILs可以吸附在金属表面,继续保护设备,在重复使用的同时降低了环境污染的风险。如果部分离子液体在脱硫性能下降后仍能继续充当缓蚀剂,那它在炼油厂中的实际应用便有机会成为可能。

基于此,中北大学崔富陞团队分析了在炼油厂中使用离子液体作为萃取脱硫剂和缓蚀剂的可行性,对两种具有不同烷基侧链长度的咪唑基离子液体进行了萃取脱硫和缓蚀性能测试,并研究了相应的机理

  经过萃取脱硫后,研究者发现离子液体具有良好的噻吩(THI)去除能力,说明离子液体具有去除含硫噻吩物质的能力。利用液相色谱仪测量两种离子液体的再生效果,发现再生后的离子液体水溶液中未检测到含硫物质的信号峰,说明本研究使用的再生方法可以去除离子液体中的六种含硫物质,实现离子液体的再生。为了探索离子液体的使用极限,研究者对两种离子液体进行了多次再生和回收,发现离子液体至少可进行40次脱硫和回收循环过程。

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