[发明专利]一种用于脱除汽柴油碱性氮化物的聚醚型杂多酸温控离子液体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于脱除汽柴油碱性氮化物的聚醚型杂多酸温控离子液体及其制备方法，所述的温控离子液体由具有温度响应能力的聚醚基团、具有强酸性官能团的阳离子骨架和杂多酸阴离子三部分组成。首先将阳离子液体与环氧乙烷在惰性气氛下反应生成中间体I，然后将中间体I与1,3‑丙烷磺内酯按照1：1的摩尔比反应生成中间体II，最后向中间体II中缓慢滴加杂多酸水溶液，80‑85℃下反应10‑12h，得到聚醚型杂多酸温控离子液体。其通过引入酸性基团和杂多酸调控离子液体的酸度，通过引入不同聚合度的聚醚基团降低离子液体的熔点，获得性质稳定的离子液体，通过调控聚醚型离子液体在汽柴油中的溶解度响应，实现高温均相反应，低温两相分离的目的。

技术领域

本发明属于油品脱氮领域，具体涉及一种用于脱除汽柴油碱性氮化物的聚醚型杂多酸温控离子液体及其制备方法。

背景技术

复杂物系高附加值化合物的高效分离是化学工程的重要研究方向之一，其中极大的挑战来自复杂物系的分离。有机氮化物是复杂物系高附加值组分之一，它在人们的生产生活中有着极其重要的地位。工业上，有机氮化物也主要来源于石油和煤基产品，其中碱性氮化合物包括吡啶、苯胺和喹啉等及其衍生物。此外，在汽柴油等燃料油品中也存在微量的有机氮化物，它们会在油品燃烧过程中转化为导致大气污染或者酸雨、光化学烟雾等对环境和人体健康产生严重危害的NO_x。其脱除却比硫化物更要困难，氮化物的存在会严重影响硫化物的催化加氢脱除(HDS)。然而在创造大量经济价值的同时，其燃烧产生的各种废气对大气所造成的污染也日益加重。由于环保要求的日益严格，有必要尽可能地脱除燃料油中的氮化物。

目前，脱氮方法主要分为加氢脱氮和非加氢脱氮，非加氢脱氮方法目前主要有吸附脱氮、溶剂精制脱氮、络合脱氮、氧化脱氮等。

Kim等[Ultra-deep desulfurization and denitrogenation of diesel fuelby selective adsorption over three different adsorbents:A study on adsorptiveselectivity and mechanism[J].Catalysis Today,2006,111(1-2):74-83.]对比了几种吸附剂、活性炭和活性氧化铝吸附脱除模型柴油化合物中的氮和硫，并考察了它们的吸附能力和吸附选择性。但是吸附脱氮操作工艺比较复杂，自动化程度低，精制油收率低；吸附剂需再生，否则吸附剂用量很大。

与传统的分离手段相比，近年来基于功能性离子液体的液液萃取过程是一种环保高效的分离手段，ILs结构可设计、分子识别能力相对较强，又同时具有氢键、静电、π-π键、范德华力等多重作用方式，使其在有机合成、催化、电化学、萃取分离、生物质转化等多个领域有了广泛的研究和应用。Zhou等[Removal of nitrogen compounds from fuel oilsusing imidazolium-based ionic liquids[J].Liquid Fuels Technology,2017,35(1):45-50.]研究了几种具有不同阴离子特性的咪唑类离子液体，并测定了它们对含吲哚或喹啉的模型油的脱氮性能。实验结果表明，[C₄mim]HSO₄具有良好的脱氮性能，模型油的脱氮效率达到99％左右。此外，离子液体循环5次后，喹啉和吲哚的去除率分别可达98.4％和96.3％。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了用于脱除汽柴油中碱性氮化物的聚醚型杂多酸温控离子液体及其制备方法，该类离子液体是具有酸度可调的双酸性位点、相态及在汽柴油中的溶解度响应温度变化的温控离子液体，可用于温控相分离脱除汽柴油中的微量碱性氮化物。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于脱除汽柴油碱性氮化物的聚醚型杂多酸温控离子液体，所述的温控离子液体由具有温度响应能力的聚醚基团、具有强酸性官能团的阳离子骨架和杂多酸阴离子三部分组成，其结构式如下所示：