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離子液體作為萃取脫硫劑和緩蝕劑的應用機制是什么?

2024-09-26 09:07:13 sh默尼 15

在燃燒過程中,燃料中的含硫化物會形成硫氧化物,從而導致酸雨和霧霾等環(huán)境問題。這些不良后果的產(chǎn)生使得燃油脫硫成為一項強制性任務,目前主要通過加氫脫硫(HDS)來實現(xiàn)。HDS需要在嚴格的條件下進行,并且它無法有效去除雜環(huán)硫化物,因此有必要開發(fā)新穎有效的非加氫脫硫技術。非加氫脫硫技術中的萃取脫硫(EDS)操作條件溫和且能耗低,具有很高的研究價值。與傳統(tǒng)的萃取脫硫劑相比,離子液體(ILs)具有毒性低、熱穩(wěn)定性好、可設計性強等優(yōu)點,有望成為高效的綠色脫硫劑。但ILs的回收和降解是阻礙其投入實際應用的關鍵問題。


近年來,原油品質(zhì)的不斷變差不僅導脫硫難度增加,還使煉油設備產(chǎn)生H2S-HCl-H2O腐蝕。這種硫腐蝕不僅會破壞設備的穩(wěn)定性,而且其腐蝕產(chǎn)物具有一定的氧化和自燃風險。添加緩蝕劑是最常見的防腐措施之一,如ILs就是一類很有發(fā)展前景的緩蝕劑。從以往的研究來看,離子液體脫硫性能下降的主要原因是無法去除在反復使用過程中逐漸積累的雜質(zhì),而離子液體本身的結構并沒有發(fā)生變化。原本需要降解處理的ILs可以吸附在金屬表面,繼續(xù)保護設備,在重復使用的同時降低了環(huán)境污染的風險。如果部分離子液體在脫硫性能下降后仍能繼續(xù)充當緩蝕劑,那它在煉油廠中的實際應用便有機會成為可能。

基于此,中北大學崔富陞團隊分析了在煉油廠中使用離子液體作為萃取脫硫劑和緩蝕劑的可行性,對兩種具有不同烷基側鏈長度的咪唑基離子液體進行了萃取脫硫和緩蝕性能測試,并研究了相應的機理

  經(jīng)過萃取脫硫后,研究者發(fā)現(xiàn)離子液體具有良好的噻吩(THI)去除能力,說明離子液體具有去除含硫噻吩物質(zhì)的能力。利用液相色譜儀測量兩種離子液體的再生效果,發(fā)現(xiàn)再生后的離子液體水溶液中未檢測到含硫物質(zhì)的信號峰,說明本研究使用的再生方法可以去除離子液體中的六種含硫物質(zhì),實現(xiàn)離子液體的再生。為了探索離子液體的使用極限,研究者對兩種離子液體進行了多次再生和回收,發(fā)現(xiàn)離子液體至少可進行40次脫硫和回收循環(huán)過程。

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