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离子液体燃油脱硫的研究进展

2015-03-28卢嫦凤国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州510530

化工管理 2015年24期
关键词:北京化工大学烷基化噻吩

卢嫦凤 (国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心,广东 广州 510530)

目前相关的脱硫技术主要有加氢脱硫技术、氧化脱硫技术、生物脱硫技术、吸附脱硫技术和溶剂抽提技术等。离子液体(ILs)作为环境友好型溶剂,在混合物分离、催化、材料合成和电化学领域广为应用。由于具有较好的溶解性,离子液体对噻吩类硫化物具有较好的萃取能力和较高的选择性,且不溶于燃油,易于回收循环利用,可避免与油品的交叉污染,与其他脱硫技术相比,离子液体脱硫可在常温常压进行,条件温和,可以在不改变燃油组分的情况下脱除其中的硫化物。近年来被广泛用于燃油的脱硫研究。本文主要对近年来国内离子液体汽油脱硫领域发明专利的申请动向进行分析。国内关于研究离子液体燃油脱硫领域的期刊文献量较大,而专利申请数量不是特别多,约80多篇。

1 催化烷基化脱硫

离子液脱硫相关专利较早的为中国石油化工股份有限公司于2003年申请的,该发明以离子液体为烷基化催化剂,在较为温和的条件下以烯烃为烷基化剂使噻吩类化合物进行烷基化的方法及该方法在馏分油脱硫中的应用CN1552705A[1]。利用离子液体的催化剂作用使硫醇、硫醚和噻吩类硫化物与烯烃进行烷基化反应达到脱硫目的的专利,还有CN102079993A[2],将具有酸性的离子液体负载于载体上制得固体催化剂用于含烯汽油脱硫[3];含硫轻馏分汽油与离子液体接触反应,得到硫含量降低的轻馏分汽油,将硫含量降低的轻馏分汽油和含硫重馏分汽油混合[4]。

2 萃取脱硫

2.1 利用离子液体对噻吩类物质具有较好的萃取能力,能从汽油、柴油中有效萃取噻吩等含硫化合物。北京化工大学的陈标华等[5]以含烷基的胺的氢卤化物、咪唑鎓或烷基取代的咪唑鎓、吡啶鎓或烷基取代的吡啶鎓盐、锍鎓或烷基取代的锍鎓为阳离子源物质,以金属卤化物为阴离子源物质的离子液体为萃取剂脱除汽柴油中的硫化物,有较好的脱硫效率。此类相关专利还有如CN1827747A[6]、CN101003742A、CN102250639A等。

2.2 含硫燃料油在氧化剂和/或催化剂的存在下,将噻吩等硫化物氧化为极性的砜或亚砜,再利用离子液体萃取或抽提极性的砜或亚砜以达到脱硫的目的,即氧化-萃取脱硫技术。在离子液体氧化-萃取脱硫技术方面,高校的相关发明专利的发明点主要在于筛选的离子液体,如北京化工大学的CN102585888A[7]、CN102465002A[8]以及基于 Lewis酸性离子液体的脱硫等;江苏大学的CN103130718A[9]和类石墨烯型氮化硼负载离子液体CN103736521A;辽宁石油化工大学的铼基离子液体系列:基于甲基三氧化铼耦合离子液体CN102732289A[10]、羧酸功能化铼离子液体CN103467384A以及的磺酸功能化铼离子液体CN103450088A。而中石化的专利则侧重于应用工艺,如CN101376842A、CN1912060A。

3 电化学脱硫

离子电导率高,电化学窗口大,达3-5V多。80年代早期,K.Seddon、英国BP公司法国IFP等研究机构开始较系统地探索离子作为溶剂和催化剂的可能性。采用电化学工艺可以在离子液体中脱除汽油中能够聚合的硫化物(主要是噻吩类),而汽油的辛烷值不变。我国的相关专利有中国石油大学(北京)申请的CN1699518A、CN1699519A等;辽宁大学的CN102925202A[11]等。

4 结语

目前,相关专利的研究对象多是模拟含硫汽油,要真正实现离子液体在燃料油脱硫上的工业应用,必须考虑离子液体与燃料油本身的一些性质问题。此外,目前离子液体价格昂贵,循环再生利用能耗高,仍将是其实现工业应用的阻碍。因此,在今后的发明申请重点是开发设计价格低廉、脱硫效果好且使用稳定的离子液体以及离子液体再生和脱硫工艺。

[1]中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院.噻吩类化合物烷基化方法及在馏分油脱硫中的应用:中国,CN1552705A[P].2004-12-08.

[2]无锡蓝星石油化工有限责任公司,西南石油大学.一种催化裂化汽油烷基化脱硫方法及装置:中国,CN102079993A[P].2011-06-01.

[3]中国石油化工股份有限公司,石油化工科学研究院.负载型催化剂及其制备和在汽油脱硫降烯烃中的应用:中国,CN1690171A[P].2005-11-02.

[4]中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院.一种降低汽油中硫含量的方法:中国,CN1012100199A[P].2008-07-02.

[5]北京化工大学.一种用离子液体萃取脱除汽柴油中硫化物的方法:中国,CN1837332A[P].2006-09-27.

[6]中国石油大学(北京).一种柴油耦合脱硫的方法:中国,CN1827747A[P].2006-09-06.

[7]北京化工大学.一种稀土多酸与离子液体萃取催化燃料油氧化脱硫的方法:CN102585888A[P].2012-07-18.

[8]北京化工大学.一种基于Brönsted酸性离子液体的氧化脱硫方法:中国,CN102465002A[P].2012-5-23.

[9]江苏大学.一种磁性离子液体及其制备方法和用途:中国,CN103130718A[P].2013-06-05.

[10]辽宁石油化工大学.一种基于甲基三氧化铼耦合离子液体的FCC汽油氧化脱硫方法:中国,CN102732289A[P].2012-10-17.

[11]辽宁大学,一种基于离子液体的FCC汽油电化学脱硫方法:中国,CN102925202A[P],2013-02-13.

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