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随着全球对环保问题的日益关注,生产低硫、甚至零排放汽油成为世界汽油清洁化发展的总趋势。汽油烷基化脱硫技术是生产低硫汽油的一种新型工艺,具有脱硫率高,对油品性质影响小,基本不损失辛烷值,设备投资少,操作费用低等优点。室温离子液体作为新兴的绿色溶剂和催化剂,稳定性好,具有熔点低、蒸气压低、电化学窗口大、酸性可调以及良好的溶解度、黏度和密度等特点,在汽油深度脱硫方面具有明显的优势。
本论文制备了两种带-SO3H官能团的磺酸类Br(Φ)nsted酸性离子液体[Bmim]SO3C6H4SO3H与[SO3H-Bmim]HSO4,结合核磁共振、电喷雾质谱等分析手段对其结构进行鉴定,并对其黏度、凝点、酸性等物化性质进行了研究。考察离子液体催化剂应用于汽油烷基化脱硫的可行性以及汽油中不同组成对烷基化脱硫的影响情况。以二烯烃为烷基化试剂,研究反应温度、反应时间、离子液体加入量、二烯烃加入量等反应条件对大港催化裂化(FCC)汽油烷基化脱硫反应的影响,以及离子液体催化剂对FCC汽油组成与性质的影响。
研究结果表明,在新型:Br(Φ)nsted酸性离子液体作用下,二烯烃与噻吩类硫化物发生烷基化反应,生成了沸点较高的烷基噻吩。同时,酸性催化剂可以催化正构烯烃发生双键异构,使烯烃由外烯转变为内烯,而聚合反应不显著;且制备的催化剂不能使芳烃与烯烃发生烷基化反应。离子液体催化FCC汽油烷基化脱硫最佳工艺条件为:反应温度45℃、反应时间90-120min、二烯烃加入量3wt%和催化剂加入量不大于10wt%。离子液体[SO3H-Bmim]HSO4比[Bmim]SO3C6H4SO3H具有更高的脱硫选择性。在优化的反应条件下,离子液体[SO3H-Bmim]HSO4催化大港FCC汽油烷基化反应可使硫含量由169μg/g降到73μg/g,脱硫率57.2%,汽油收率97.3%,抗爆指数下降1.2个单位。