新型络合脱硫剂的制备及其对燃油中噻吩类物质的选择性脱除
燃油深度脱硫的难点是稠环噻吩类硫化物的脱除，如二苯并噻吩(DBT)及其烷基衍生物DBTs等，开发新型脱硫剂的关键是提高其对噻吩硫化物的分配系数和分离选择性。这就需要脱硫剂与噻吩硫之间存在独特的强相互作用。基于电荷转移络合作用，本文制备了两类络合脱硫剂，研究了它们对模型油中BT、DBT和DMDBT的脱除效果。 首先，以活性炭负载的BT、DBT、DBTO2和DMDBT为原料，通过HNO3/H2SO4的硝化/氧化反应制备了四种炭载吸附剂(NBT/C、NDBT/C、NDBTO2/C和NDMDBT/C);表征了其组成和结构，考察了其吸附脱硫性能。结果表明，吸附剂NDBTO2/C与DBT之间具有较强的电荷转移络合作用，可形成转荷络合物。NDBTO2/C的吸附等温线符合Langmuir方程，对模型油中DBT、BT和DMDBT的饱和吸附量分别为87.4、10.6和8.3mg-S·g-1。NDBTO2/C可用甲苯/甲醇溶液再生并循环使用4次，吸附量保持在95％以上。 其次，鉴于多硝基芳香化合物的爆炸性危险性，及其极慢的吸附速率，期望发现新的不含硝基的π-受体材料，并将其溶解在溶剂中作为萃取剂使用。为此，将N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、N-溴代丁二酰亚胺(NBS)、N-氯代邻苯二甲酰亚胺(NCP)和丁二酰亚胺(NHS)溶于乙腈(ACN)至饱和浓度，得到四种脱硫萃取剂(NCS-ACN、NBS-ACN、NCP-ACN和NHS-ACN)。用UV-vis表征了其与硫化物的络合程度，测试了络合脱硫性能。结果表明，NCS、NBS与DBT、DMDBT之间存在电荷转移络合作用。当剂油比为1时，NCS-ACN几乎能将1000μg-S·g-1模型油中DBT和DMDBT完全脱除，分配系数分别为49.0和18.2。对于实际柴油，以1.5的剂油比连续萃取三次，可将硫含量从7000μg·g-1降低到1994μg·g-1。当硫平衡量为50μg·g-1时，NCS与模型油中DBT和DMDBT分配系数分别为402.4和146.5，比传统吸附剂高1～2个数量级。将乙腈旋蒸后得到的NCS-DBT络合物，用甲苯溶剂洗涤，可再生NCS，循环使用4次，脱硫性能仍保持在95％以上。 另外，本文还探索制备了其他络合脱硫剂，包括:将多卤代芳烃与Lewis酸络合制备吸附剂;将多卤代芳烃与电石球磨制备吸附剂;将过渡金属氧化物与电石球磨制备吸附剂;将非配位阴离子的过渡金属盐溶于离子液体制备萃取剂;以及将NDBTO2溶于离子液体或负载在活性炭上制备脱硫剂。分析了以上脱硫剂络合脱硫的原理，测定了其脱硫效果。该研究探索了上述物质与噻吩硫分子之间的可能的相互作用，对于络合脱硫剂的研究具有一定的借鉴意义。
燃油深度脱硫;噻吩类物质;选择性脱除;电荷转移络合作用
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
李春喜
2020
中文
TE624.55
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）