CN110564444A - 一种采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法。该方法包括以下步骤：将离子液体在常温下由第10‑30块板注入萃取塔内，含硫汽油在常温下由第5‑10块板进入，塔顶采出液为质量分数大于99％的正辛烷；萃取塔塔釜采出离子液体和噻吩类衍生物的混合物，质量比为离子液体：含硫汽油＝1:0.7‑1；所述的离子液体阴离子种类为磷酸根、硼酸根、氯酸根、醋酸根或磺酰基酰亚胺类；阳离子种类为吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子或咪唑类阳离子。本发明采用离子液体作为萃取剂来脱除燃油中的噻吩类化合物，来达到对汽油进行高效脱硫的目的，为工业实施提供了可能。

Description

一种采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法
技术领域
本发明涉及萃取领域，具体地说，是涉及一种采用萃取塔进行汽油脱硫物系分离的离子液体及萃取方法。
背景技术
在催化裂化汽油(FCC)中噻吩类硫化物占总含硫量的70％以上；在柴油中噻吩类硫化物占总含硫量的85％以上。因此，噻吩类硫化物的脱除是降低燃油含硫量的关键。
目前，常用的燃油脱硫技术主要可以分为两大类：加氢脱硫技术(HDS)和非加氢脱硫技术(NHDS)。加氢脱硫技术是石油炼制行业应用最为广泛的燃油脱硫方法，其技术较为成熟，对燃油中大部分硫化物，如硫醇、硫醚等具有较好的脱除效果，但是其深度脱硫的效果并不十分理想，会降低燃油中烯烃和芳香烃的含量，导致燃油辛烷值的下降，还存在投资和运行成本高、操作条件苛刻等缺点。吸附脱硫技术、生物脱硫技术、氧化脱硫技术、萃取脱硫技术等现在被广泛研究的脱硫技术统称为非加氢脱硫技术。然而吸附脱硫方法选择性较低、吸附剂再生较为困难；生物脱硫方法脱硫速度慢，油、水两相不易分离；氧化脱硫方法投入成本高、燃油收率低、产品含硫化合物的处理较为困难。
萃取脱硫操作条件温和(低温、低压或常温、常压)，脱硫后油品的性质不发生改变，不需要消耗氢气、氧化剂等额外的物质，设备简单，流程短，投资成本低。然而由于受到萃取剂性质的限制该方法的脱硫率较低，而且传统有机溶剂萃取对环境的污染也较为严重。
当前在萃取脱硫技术中所用萃取剂一般为甲醇溶液、TS-1络合萃取剂N，N－二甲基甲酰胺和乙腈的复配溶剂、N－甲酰基吗啉，这些萃取剂存在单次脱硫率不高、造成二次污染、重复性能差等局限。因此，开发一种高效、低污染的绿色萃取脱硫溶剂是当前萃取脱硫工艺的研究重点。
发明内容
本发明的目的为针对传统的脱硫方法无法达到深度脱硫，且存在着操作成本高、投资大、反应条件苛刻、使用有害易挥发溶剂的缺点，提供一种采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法。该方法采用离子液体作为萃取剂来脱除燃油中的噻吩类化合物，来达到对汽油进行高效脱硫的目的，为工业实施提供了可能。
本发明的技术方案为：
一种采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法，包括以下步骤：
将离子液体在常温下由第10-30块板注入萃取塔内，含硫汽油在常温下由第5-10块板进入，塔顶采出液为质量分数大于99％的正辛烷；萃取塔塔釜采出离子液体和噻吩类衍生物的混合物，质量比为离子液体：含硫汽油＝1:0.7-1；
其中，所述的萃取塔的塔板数为10-30，操作压力为101.325Kpa；萃取塔温度为28～33℃；质量比为离子液体：含硫汽油＝1:0.7-1，萃取塔的塔板数为10-30，操作压力为101.325Kpa；塔顶回流比为1.5～2.5；
所述的离子液体阴离子种类为磷酸根、硼酸根、氯酸根、醋酸根或磺酰基酰亚胺类；阳离子种类为吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子或咪唑类阳离子；具体为1-己基-3-甲基咪唑三氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑乙氧基磺酸盐。
所述的含硫汽油的含有硫元素的质量百分比为1％-5％；
所述的含硫汽油成分为正辛烷：噻吩类衍生物；质量比优选为正辛烷：噻吩类衍生物为30：1。
所述的噻吩类衍生物为苯并噻吩。
本发明的有益效果为：
本发明用萃取汽油脱硫塔且采用离子液体作为萃取剂来达到对汽油进行脱硫的目的，为工业实施提供了可能。当前技术受到萃取剂性质的限制该方法的脱硫率较低，脱硫率为80％左右,而且传统有机溶剂对环境的污染也较为严重而离子液体是一种高效、低污染的绿色萃取脱硫溶剂。本发明所述离子液体能提高正辛烷-苯并噻吩混合体系中萃取脱硫率，由应用实例知，当离子液体与汽油的质量比为1:0.7时，即可很好地进行萃取，得到大于99％的正辛烷和苯并噻吩。对于正辛烷-苯并噻吩体系，离子液体与苯并噻吩有较好的互溶性，可通过化学亲和力、氢键力等与水作用，提高正辛烷相对于苯并噻吩的相对挥发度。若从极性的角度考虑，正辛烷为非极性溶剂，苯并噻吩为极性溶剂，离子液体极性较强，离子液体-苯并噻吩分子间的相互作用远大于离子液体-正辛烷分子的作用，从而使正辛烷的相对挥发度提高。
附图说明
图1：本发明所述的萃取汽油脱硫的流程示意图。
其中，中央设备为萃取塔，1为离子液体流股，2为塔顶采出正辛烷萃余相流股，3为正辛烷-苯并噻吩混合物(为汽油模型化合物)进料流股，4为塔底离子液体-苯并噻吩萃取相流股
具体实施方式
本发明参照附图1详细说明如下，但仅作说明并不限制本发明。
本发明所述的含硫元素质量分数是1％的汽油，该物料由两种成分组成，质量比为正辛烷：噻吩类含硫化合物为30：1
本发明提供的萃取分离汽油脱硫的方法包括的步骤详细描述如下：
萃取塔的实际板数为30，操作压力为101.325Kpa，离子液体(常温20-30℃)由第20块板进入，正辛烷-苯并噻吩混合物常温下(20-30℃)由第5块板进入，塔顶采出液为质量分数为99.2～99.4％的正辛烷,回流比为2；萃取塔塔釜采出离子液体和苯并噻吩的混合物；萃取塔温度为25-30℃；其中，质量比为离子液体：正辛烷-苯并噻吩混合物＝1:0.7-1。
所述的离子液体具体为1-己基-3-甲基咪唑三氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑乙氧基磺酸盐，均为市售公知物质，纯度为分析纯。
本发明涉及的萃取塔为普通板式塔，塔径为1m。
实施例1：萃取塔的实际板数为30，操作压力为101.325Kpa，塔温度控制在25℃左右，25℃的离子液体1-己基-3-甲基咪唑三氟磷酸盐(分析纯)由第20块板进入，25℃的正辛烷-苯并噻吩混合物的由第5块板以3t/h的流量进入，控制离子液体与正辛烷-苯并噻吩混合物的质量比为1:0.7，塔顶采出液为质量分数99.1％的正辛烷，回流比为2；萃取塔塔釜采出物4为离子液体和苯并噻吩的混合物；其中，离子液体和苯并噻吩的质量比为1：0.01，塔釜液体经减压蒸馏除去苯并噻吩,剩余物质为催化剂离子液体，后面循环继续重复使用。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
图1中，离子液体流股1中为1-己基-3-甲基咪唑三氟磷酸盐，塔顶采出液流股2中正辛烷的质量分数为99.1％。
实施例2：萃取塔的实际板数为30，操作压力为101.325Kpa，塔温度25-30℃，25℃的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐由第20块板进入，25℃的正辛烷-苯并噻吩混合物由第5块板以3t/h的流量进入，控制离子液体与正辛烷-苯并噻吩混合物的质量比为1:0.7，塔顶采出液为质量分数99.3％的正辛烷,回流比为2；萃取塔塔釜采出离子液体和苯并噻吩的混合物。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
图1中，离子液体流股1中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为99％，塔顶采出液流股2中正辛烷的质量分数为99.3％。
实施例3：萃取塔的实际板数为30，操作压力为101.325Kpa，塔温度25-30℃，25℃的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐由第20块板进入，25℃的正辛烷-苯并噻吩混合物由第5块板以3t/h的流量进入，控制离子液体与正辛烷-苯并噻吩混合物的质量比为1:0.7，塔顶采出液为质量分数99.2％的正辛烷，回流比为2；萃取塔塔釜采出离子液体和苯并噻吩的混合物。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
图1中，离子液体流股1中1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的质量分数为99％，塔顶采出液流股2中正辛烷的质量分数为99.2％。
实施例4：萃取塔的实际板数为30，操作压力为101.325Kpa，塔温度25-30℃，25℃的离子液体氯化1-辛基-3-甲基咪唑由第20块板进入，25℃的正辛烷-苯并噻吩混合物由第5块板以3t/h的流量进入，控制离子液体与正辛烷-苯并噻吩混合物的质量比为1:0.7，塔顶采出液为质量分数99.4％的正辛烷，回流比为2；萃取塔塔釜采出离子液体和苯并噻吩的混合物。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
图1中，离子液体流股1中氯化1-辛基-3-甲基咪唑的质量分数为99％，塔顶采出液流股2中正辛烷的质量分数为99.4％。
实施例5：萃取塔的实际板数为30，操作压力为101.325Kpa，塔温度25-30℃，25℃的离子液体氯化1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐由第20块板进入，25℃的正辛烷-苯并噻吩混合物由第5块板以3t/h的流量进入，控制离子液体与正辛烷-苯并噻吩混合物的质量比为1:0.7，塔顶采出液为质量分数99.2％的正辛烷,回流比为2；萃取塔塔釜采出离子液体和苯并噻吩的混合物。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
图1中，离子液体流股1中体氯化1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的质量分数为99％，塔顶采出液流股2中正辛烷的质量分数为99.2％。
本发明未述事宜为公知技术。

Claims (4)

1.一种采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法，其特征为该方法包括以下步骤：
将离子液体在常温下由第10-30块板注入萃取塔内，含硫汽油在常温下由第5-10块板进入，塔顶采出液为质量分数大于99%的正辛烷；萃取塔塔釜采出离子液体和噻吩类衍生物的混合物，质量比为离子液体：含硫汽油=1:0.7-1；
其中，所述的萃取塔的塔板数为10-30，操作压力为101.325Kpa；萃取塔温度为28~33℃；质量比为离子液体：含硫汽油=1:0.7-1，萃取塔的塔板数为10-30，操作压力为101.325Kpa；塔顶回流比为1.5~2.5；
所述的离子液体阴离子种类为磷酸根、硼酸根、氯酸根、醋酸根或磺酰基酰亚胺类；阳离子种类为吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子或咪唑类阳离子；
所述的含硫汽油的含有硫元素的质量百分比为1%-5%。
2.如权利要求1所述的采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法，其特征为所述的离子液体具体为1-己基-3-甲基咪唑三氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、氯化 1-辛基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑乙氧基磺酸盐。
3.如权利要求1所述的采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法，其特征为所述的含硫汽油成分包括正辛烷和噻吩类衍生物；质量比优选为正辛烷：噻吩类衍生物为30：1。
4.如权利要求3所述的采用离子液体作为萃取剂的汽油脱硫方法，其特征为所述的噻吩类衍生物优选为苯并噻吩。
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