[发明专利]用于渗透汽化汽油脱硫的聚苯乙烯马来酰亚胺膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于渗透汽化膜分离技术领域和环保技术领域，特别涉及一种用于渗透汽化汽油脱硫的聚苯乙烯马来酰亚胺膜的制备方法。

背景技术

众所周知，石油中的硫化物不仅使石油品质变坏，对炼厂设备有严重的腐蚀作用，而且汽油中的硫化物会造成严重的大气污染。因此汽油深度脱硫技术的研究和开发成为当前炼油行业的重大课题。近年来，世界各国对环保要求日益增高，许多国家在不久的将来将通过制定新的条列，将硫含量降至10ppm或者更低。

商业汽油是由重整汽油，异构化和石油催化裂化(FCC)组成的。国外石油催化裂化汽油约占总汽油的30-40％，而其中硫含量占汽油总硫含量的85-95％；而我国石油催化裂化汽油约占总汽油的80％，这决定了我国汽油的硫含量要远远超过国外汽油。因此，在催化裂化汽油中脱硫是汽油深度脱硫的关键所在。传统的催化裂化汽油脱硫方式是催化加氢(HDS)。但是，加氢会导致烯烃饱和从而使得辛烷值大幅下降，影响汽油使用安全。由于以上原因，许多新的方法正在形成当中，其中一种汽油脱硫方法就是渗透汽化脱硫。这种新的膜技术脱硫方法已经受到了越来越多的研究人员和炼油厂的关注。

FCC汽油中典型的含硫组分有硫醇，硫化物，二硫化物，噻吩及其衍生物。由传统的Merox技术，大部分硫醇可以被转化成其他易去除的其他含硫化合物。然而，噻吩及其衍生物由于是低活性杂环化合物，相比于其他组分较难除去。噻吩及其衍生物的质量浓度占总硫质量浓度的60％以上，而硫醚硫和噻吩硫的质量浓度占总硫的85％以上。因此，催化汽油的脱硫技术和工艺开发主要以脱除这两类有机硫为主。

渗透汽化是近年来得到迅速发展的一种新型膜分离技术，主要用于有机物脱水、水中微量有机物脱除、近沸或恒沸混合物分离、组成极不对称的物系的分离等。渗透汽化相比传统分离过程，具有相变量小、效率高、能耗低、设备简单、操作成本低、工艺放大效应小、处理后辛烷值损失较小等优点，在汽油深度脱硫技术方面具有独特优势。

渗透汽化的核心是膜材料的选择，汽油主要成分是C4～C12烃类，为混合烃类物品之一，是一种无色或淡黄色、易挥发和易燃液体，具有特殊臭味，其特殊的臭味是由于汽油中含有极其微量的含硫有机物，主要是硫醇、硫醚。由于这几种组分的沸点极其相近，如果通过传统的蒸馏或者精馏，达到合格的汽油含硫量，就需要不断增加塔板的数量和精馏级数，这样不仅会消耗大量的能源，而且会给设备提出了巨大的挑战，因此传统的蒸馏、精馏手段在模拟汽油的脱硫上无优势可言。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于渗透汽化汽油脱硫的聚苯乙烯马来酰亚胺膜的制备方法，所制得的膜克服了现有其他膜材料自身通量低的缺点，能在保持优秀分离性能的同时，渗透通量大幅度增加。

采用基团贡献法计算溶解度参数，噻吩的溶解度参数为21.1J^1/2/cm^3/2，苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)的溶解度参数为27.3J^1/2/cm^3/2，聚苯乙烯马来酰亚胺(SMI)的溶解度参数为22.4J^1/2/cm^3/2，与噻吩的溶解度参数很接近，所以具有良好的脱硫效果。聚苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)分子结构如图1所示，是一种具有优良耐热性、熔体粘度低，加工性能优异，成本低的高分子材料。被广泛应用于乳胶涂料、水处理剂、粘合剂的改性剂、农药的乳化剂、纺织助剂、印刷油墨等领域。SMA中的马来酸酐基团在聚合物材料的分子设计中有重要作用，可以根据需要设计出新的功能化聚合物。如SMA中的酸酐单元与胺发生酰亚胺化反应。由于SMA中酸酐活性基团的存在，其耐热性、耐气候性不理想，而聚苯乙烯马来酰亚胺(SMI)，分子结构如图2所示，由于形成了稳定的酰亚胺环，其性能较SMA更优越。

图1聚苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)分子结构图

图2聚苯乙烯马来酰亚胺(SMI)分子结构图

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

用于渗透汽化汽油脱硫的聚苯乙烯马来酰亚胺膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)

将马来酸酐在常温下用甲苯溶解，充分溶解后，加入引发剂和苯乙烯；水浴加热60-80℃，反应1-5h后，将所得沉淀过滤，洗涤；再在80-100℃下真空干燥，得到聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)；

步骤2：制备聚苯乙烯马来酰亚胺(SMI)固体材料