新型燃油脱硫剂的合成、性能及脱硫机理研究

Haze and its health impact is becoming a bigger concern in china and one of the chief criminals is vehicle exhaust. Fuel upgrading is a primary path to reduce vehicle emission, such as S% in fuel will be decreased from 150 ppm (the national III standard) to 10 ppm (the national V standard). In refining companies, hydrogen desulfurization is widely used but for the fuel (S% > 50 ppm). Thus, there's a huge demand for the mild non-hydrogenated desulfurization without affecting octane rating. Our project is based on small molecule non-hydrogenated desulfurizer and aimed at solving its problem of the low-speed, less functional and unstable desulfurization. We plan to recombine the structural fragments of these known desulfurizers and study the the performance, mechanism and hydrolytic stability of the new desulfurizer. We believe that this research provide help for the development of the fuel desulfurizer.

近年来频现的雾霾天气严重危害公众健康，而机动车尾气排放是雾霾形成的主要原因之一，因此如何减少尾气排放引起了研究者的广泛注意。油品升级是减少机动车尾气排放的根本途径，而降低燃油的硫含量（国III标准的150ppm逐步降低到国V标准的10ppm）是油品升级的重要指标之一。目前炼油企业普遍采用的加氢法脱硫技术大多针对硫含量大于50 ppm开发，所以操作条件温和、无需氢源、不影响汽油中烯烃和芳烃含量的非加氢燃油深度脱硫技术有着巨大的需求。本项目是基于小分子脱硫剂的非加氢脱硫技术，着眼于解决目前小分子脱硫剂所面临的脱硫速率慢、脱硫种类有限、易水解等问题。我们拟在目前市场成熟的小分子脱硫剂结构中选取含有脱硫功能的结构片段，重新整合到一个新的脱硫剂分子内。通过对其脱硫性能和水解稳定性进行测试，系统研究各个脱硫功能结构片段与性能之间的关系和脱硫机理，为新型燃油深度脱硫剂产品的开发提供有益的探索。

为了减少机动车的尾气排放，根据国家标准委员会的要求，我国将目前普遍使用的燃油硫含量标准由国III标准逐步升级到国V标准。以汽油为例，国V标准提到了“三降”，即降低了硫含量、锰含量、烯烃含量的指标限值。其中，硫含量指标限值由150 ppm降为10 ppm，即每公斤硫含量不得高于10毫克。燃油中的硫主要可以分为两大类：一类是活性硫，包括硫化氢、硫醇等；另一类是非活性硫，包括硫醚、二硫化物、噻吩等。其中活性硫危害最大，不仅是尾气中二氧化硫的重要来源，而且容易造成发动机内部的精密金属零件的腐蚀。我们针对汽油中不同种类的硫化物，设计开发了两种不同类型的脱硫剂。其中针对活性硫部分，我们使用三嗪脱硫剂191并通过分子结构设计另外两种新的三嗪脱硫剂192和192X，以便其在长三角夏季高温潮湿的环境下更好的保存。而针对非活性硫部分，我们重点考虑离子液体辅助的催化氧化脱硫，并在硫形态和辛烷值方面对脱硫效果进行全方面的评价。除此之外，我们积极开拓脱硫剂分子在其他领域中的应用。通过聚氨酯反应将脱硫剂191进行交联，合成了一类新颖的具有交联增强发光效应的非共轭聚合物点。这种新材料不仅具有稳定的光致发光性能，而且还可以应用于三价铁离子的选择性检测。这部分工作为三嗪脱硫剂打开了新的应用领域。