[发明专利]羧基功能化酸性离子液体选择性脱除油品中的碱性氮化物

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及一种以羧基功能化酸性离子液体为脱氮剂，将油品中的碱性氮化物—喹啉进行选择性脱除的新方法。

背景技术

油品中氮化物的存在除了会影响油品的颜色及安定性；燃烧后会以氮氧化物NO_X的形式排入大气，造成严重的空气污染外；还会对汽、柴油硫含量的降低带来极大的影响。在油品生产中，极微量的碱性氮化物就可引起催化裂化、加氢精制等工艺过程中贵重催化剂中毒，缩短催化剂的使用寿命，从而增加生产成本，减少产量。据统计，原油中氮含量减少90%，汽油的产量能提高20%。

油品氮化物常规脱除方法有加氢脱氮和非加氢脱氮。加氢脱氮是目前应用最广泛的方法之一，此种方法工艺比较成熟，且具有工艺简单、操作方便、油品收率高等优点，但加氢所需的设备投资比较大，操作条件苛刻，操作费用较高。而且深度加氢可使油品品质变差，安定性下降，浅度加氢又会使脱氮率降低。目前，研究的热点为非加氢脱氮方法。已有研究表明，无机酸、杂多酸、离子交换树脂、酸性离子液体等均可有效脱除碱性氮化物（CN 101861374 A），但尚未见羧基离子液体脱除油品碱性氮的报道。

发明内容

本发明提出了一种通过在离子液体阳离子引入功能化基团-COOH的方法，得到一系列羧基功能化酸性离子液体，该类离子液体对油品中的碱性（喹啉）氮化物有良好的选择性脱除效果。该方法通过-COOH的引入，使阴阳离子对油品中氮化物喹啉的相互作用得以调变，分子间形成强有力的氢键，从而能够使碱性氮化物能从油品萃取至离子液体相。该类离子液体具有良好的水溶性，不溶于汽油、柴油，通过搅拌—萃取—沉降等过程，即可有效的将油品中的碱性氮萃取至离子液体中；反应结束后，离子液体经简单处理后，可重复使用。

本发明的目的是提供一种脱除模拟油品中碱性氮的新方法，与传统非加氢酸精制方法相比，该方法在常压、常温或接近常温存在条件下，经简单处理即可完成，且脱氮剂可重复使用。同时，该方法不仅对碱性氮有良好的脱除效果，对非碱性氮的脱除也有优异的效果。

本发明通过以下方案解决上述问题，利用离子液体的结构可调变性，通过阴阳离子的组合，设计合成了对碱性氮有脱除效果的离子液体，在一定温度下，对油品进行脱氮反应。反应结束后，通过分液将油品与离子液体进行分离，离子液体不经处理或经乙醚洗涤处理之后，可继续作为脱氮剂重复使用。

本发明方法所述的离子液体具有以下结构式：

本方法通过以下步骤实现：

模拟油品的配制：

碱性氮模拟油品：将161.43mg分析纯的喹啉溶解在100 mL的正庚烷中制成溶液，溶液中的氮的浓度为175 mg∙L^-1

离子液体脱氮实验：在带有塞子和磁子的反应瓶中，加入1 g离子液体，加入10-50 g模拟油品，室温下搅拌30 min，静置沉降30 min，吸管吸取上层油品，用TN-3000氮测定仪测定脱氮前后油品的含氮量，据此计算离子液体对油品的脱氮率。

本方法与传统方法相比，其特点是：

（1）无需采用背景技术中的传统强酸，显著改善了设备腐蚀和废水排放问题。

（2）反应条件温和，脱氮程序简单，对碱性氮一次性脱除率高。

（3）离子液体可重复使用，回用6次后，其脱氮率仍在95%以上，克服了背景技术中脱氮剂不能重复使用问题。

具体实施方法

下面结合实施例对本发明的方法做进一步说明，但并不是对本发明的限定。

实施例1：取10 g喹啉模拟油品于反应瓶中，加入1 g 吡啶羧基功能化离子液体PyCH₂COOH p-CH₃C₆H₅SO₃，在20℃下磁力搅拌反应0.5 h，沉降0.5 h后，取上层油品用TN-3000氮测定仪测含氮量，脱氮率为99.49 %。

实施例2-7：取10 g喹啉模拟油品，加入1 g羧基功能化离子液体，20 ℃下磁力搅拌反应30 min，沉降30 min后取上层油品。用TN-3000氮测定仪测氮含量，脱氮结果见表1。

表1实施例2-7的脱氮结果