[发明专利]一种酸性离子液体汽油脱硫催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于离子液体催化剂制备技术领域，具体涉及一种酸性离子液体汽油脱硫催化剂及其制备方法与应用。该方法将酸性离子液体通过浸渍法负载在金属有机骨架上，得到酸性离子液体汽油脱硫催化剂。制备方法简单，获得的催化剂具有较大的催化反应比表面积，传质效率高，离子液体用量少，且反应后易于与产物分离。将该催化剂用于吸附‑氧化‑萃取脱除汽油中含硫物质，其反应条件温和，脱硫率高达90.63％～99.31％。

技术领域

本发明属于离子液体催化剂制备技术领域，具体涉及一种酸性离子液体汽油脱硫催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

汽车工业的蓬勃发展,极大地加剧了化石燃料的使用量。化石燃料中汽油的大量消耗必然引起汽车尾气的大量排放,汽油中的有机化合物经燃烧后转化为碳氧化物COx、氮氧化物NOx及硫氧化物SOx,其中硫氧化物已成为污染大气环境的重要因子,是形成雾霾天气和酸雨的重要原因之一。汽油中硫化物的燃烧排放会对人体肺部、呼吸道造成伤害,出现喉头痉挛而窒息,严重时增加致癌几率,危害人类的身心健康。在环境方面,汽油中硫化物燃烧产生的SOx经复杂的大气作用,会形成酸雨以及雾霾。因此,降低汽油中的硫含量和减少硫氧化物向大气中的排放量是控制酸雨和雾霾的必要手段。我国现行的车用汽油产品标准为GB17930-2013,要求汽油中硫的质量分数必须低于50μg/g。在北京、上海等大城市实施了更加严格的清洁汽油地方标准,要求汽油中硫的质量分数小于10μg/g。

现今石油炼化行业应用最广泛的脱硫技术就是加氢脱硫。一般来讲，油品中分子含碳量越高，加氢脱硫需要的反应条件越严苛。一些结构更为稳定的含硫化合物如4,6-二甲基苯并噻吩很难通过加氢脱硫去除，一是因为4、6位上的甲基带来的空间位阻效应，二是因为苯并噻吩更为稳定的平面结构特性。因此，利用传统的加氢脱硫技术来生产超低含硫量的燃料油的思路在经济上和技术上都是不可行的，寻求替代的、更有效的、低能耗的燃料油深度脱硫技术已成为目前亟待解决的问题。氧化脱硫(ODS)技术与传统加氢脱硫法相比,具有反应条件温和、脱硫率高、工艺简单、易操作、设备投资少、运行费用低、低碳节能环保等诸多优点,已经成为超低硫技术开发的一个热点。氧化脱硫用到的催化剂较为关键，近年来被学者研究较多的是离子液体催化剂。离子液体分为酸性离子液体和碱性离子液体催化剂，是一种新型、绿色、环保的催化剂。其中，汽油中的氧化脱硫反应采用的是酸性离子液体。然而，虽然酸性离子液体催化剂的脱硫效果好，但离子液体易溶于乙腈等萃取剂中,无法直接分离回收,因此不利于工业化推广。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的是提供一种酸性离子液体汽油脱硫催化剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的酸性离子液体汽油脱硫催化剂。

本发明的再一目的是提供一种上述酸性离子液体汽油脱硫催化剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种酸性离子液体汽油脱硫催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)金属有机骨架材料的制备：

将无机盐和有机配体混合，然后加入去离子水搅拌溶解，保温；反应完成后使其冷却至室温，过滤，用乙醇或去离子水洗涤沉淀，真空干燥，得到金属有机骨架材料；

所述无机盐的阳离子为Fe³⁺。

(2)酸性离子液体在金属有机骨架上的负载：

将酸性离子液体溶于乙醇中，搅拌均匀，得到酸性离子液体溶液，然后将金属有机骨架材料加入酸性离子液体溶液中，搅拌反应，再过滤，洗涤沉淀，真空干燥，得到酸性离子液体汽油脱硫催化剂；

所述酸性离子液体的阳离子为咪唑类，其阳离子侧链中的官能团为羟基、羧基和磺酸基中的一种或两种以上。