基于离子液体的燃料油脱硫/脱氮基础研究

为满足日益提高的燃料油标准，减少大气污染，针对传统脱硫/脱氮技术的不足，基于离子液体萃取的脱硫/脱氮替代路线展现出了良好的应用前景，但较低的萃取效率和芳香烃竞争萃取所引起的低选择性，目前成为制约离子液体路线发展应用的瓶颈问题。本课题拟从离子液体、燃料油中硫/氮化物在电子、分子水平上的微观本质出发，采用量子力学计算、分子动力学模拟和实验相结合的方法，借助必要的波谱分析技术，研究离子液体、燃料油中硫/氮化物、芳香烃类物质在电子/分子水平上的微观结构/性质，表征它们之间的作用位和作用模式，以揭示离子液体与硫/氮化物及芳香烃之间作用的微观本质规律，建立燃料油脱硫/脱氮的理论基础，基于上述理论成果，设计/合成一些高效率、高选择性、性能优良的新型脱硫/脱氮用离子液体，为推动离子液体在燃料油脱硫/脱氮中的应用提供理论依据和科学基础，具有重要的理论意义和实际应用价值。

本项目在理论研究的基础上，合成了一系列离子液体并应用到燃料油脱硫/脱氮的研究中，取得了良好的成果。发表10篇SCI论文，申报3项发明专利，培养博士生1名，硕士生6名。.1）离子液体与油品之间的混溶性.采用萃取方法分离油品中硫氮杂环化合物的前提就是离子液体与油品不互溶。选择一些代表性的离子液体，以模拟油品和真实油品为对象，进行了系统的互溶性实验研究，借助红外、核磁等波谱学手段，考察了它们之间的互溶性，以便挑选出与油品不互溶或者互溶度可以忽略的离子液体作为候选萃取剂或聚合物单体。.2）离子液体粘度数据库及QSPR研究.离子液体的高粘度是萃取脱硫技术在工业应用的重要影响因素。本课题建立了离子液体的粘度数据库，并研究离子液体粘度的定量结构性质关系（QSPR），揭示了影响离子液体粘度的微观本质规律，基于此，选择并合成出用于油品脱硫的低粘度候选离子液体。.3）功能化低粘度离子液体和功能化聚合离子液体材料的合成制备与表征.选择或设计/合成出了系列化功能性低粘度离子液体和功能化聚合离子液体材料，并对它们进行必要的红外、核磁、元素分析、分子量分布或热重分析等表征，挑选出物化性能优异的（粘度低、热稳定性好、对水空气稳定等）候选离子液体或聚合离子液体材料。.4）离子液体/聚合离子液体萃取/吸附杂环硫化物实验.针对合成的离子液体/聚合离子液体分别进行萃取和吸附分离杂环硫化合物的实验研究，系统研究它们的脱硫性能（平衡萃取/吸附量、萃取/吸附速率等），考察时间、温度、剂油比、油品硫含量等对萃取/吸附效率（单次萃取/吸附量/率、选择性）的影响。最终确立物化性能优异、能够高效萃取/吸附分离杂环硫化物的新型功能化低粘度离子液体、功能化聚合离子液体材料，及合适的萃取/吸附工艺条件。.5）离子液体/聚合离子液体再生与重复性利用实验.离子液体/聚合离子液体的能否较为容易和完全地再生、能否反复利用而不降低活性，是决定该技术成功与否的关键因素。本项目系统研究了各种潜在的离子液体再生方法，筛选出适宜的再生方法，结合再生后离子液体的萃取/吸附性能考察，最终确立合理的再生方法和再生条件。将再生后的离子液体/聚合离子液体进行可重复利用性考察，通过分析萃取/吸附效率随重复利用次数的变化趋势，合理评价离子液体/聚合离子液体的可重复利用性。