吡咯烷酮类离子液体及利用其的油品脱硫方法技术

本发明专利技术提供一种吡咯烷酮类离子液体及利用其的油品脱硫方法，所述吡咯烷酮类离子液体的制备步骤如下：（1）室温搅拌下，将浓盐酸缓慢滴加至N-甲基吡咯烷酮中，浓盐酸和N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1~2:1；（2）加热，逐步升温至85~90℃，反应48~72h；（3）分别用乙醚和乙酸乙酯洗涤步骤（2）所得产品2~4次，110~120℃下干燥至溶液pH为6.8~7.5，冷却后得到[HNMP]Cl；（4）取金属氯化物MCln与[HNMP]Cl以摩尔比为0.5~2：1在80~90℃下反应12~24h，得到[HNMP]MCln+1。本发明专利技术以N-甲基吡咯烷酮制备离子液体[HNMP]MCl4，制备过程简单，反应过程条件温和，可实现大规模工业化生产。本发明专利技术所使用的吡啶类离子液体[HNMP]FeCl4萃取脱硫效果好，单次脱硫率可达70%，多级萃取脱硫率可达90%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子液体萃取
，具体涉及一种吡咯烷酮类离子液体及利用其的油品脱硫方法。
技术介绍
随着汽车工业的迅猛发展，汽车尾气造成的大气污染问题日益严重，汽油中硫化物燃烧生成的SOx是造成空气污染和形成酸雨的主要污染物之一。因此，汽油的深度脱硫受到越来越多的重视。世界各国对汽油中硫含量的要求日益严格，日本、欧盟和美国分别于2008年、2009年和2014年要求汽油质量标准的含硫量降至10μg/g以下。我国正在逐步与国际水平接轨，并计划于2018年全面实施GB17930-2013《车用汽油（V）》标准。目前，工业上燃料油脱硫的主要方法是催化加氢，其需要在高温（>300℃）、高压（>4MPa）下进行，通过该方法可以脱除汽油中硫醇、硫醚等简单小分子有机硫化物，但对噻吩及其衍生物难以脱除。鉴于此，国内外积极研究与开发非加氢脱硫技术，包括生物脱硫（JHazardMater,2014,280:781-787）、吸附脱硫（ChemEngJ,2015,259:771-778）、氧化脱硫（现代化工，2014，34（7）：57-60）和萃取脱硫（JTaiwanInstChemEng,2014,45（4）:1542-1548）等。与传统有机溶剂相比，离子液体具有不挥发、不腐蚀，良好的物化性质和良好的溶解性等优点，更适用于萃取过程，应用离子液体萃取脱硫具有良好的应用前景。中国专利技术专利CN101982525A公开了一种用咪唑类离子液体脱除汽油中硫化物的方法，使用咪唑类离子液体[BEIM]Cl脱除汽油中的硫化物，脱硫率达55.19%。中国专利技术专利CN101063046B公开了一种基于离子液体的油品脱硫方法，由咪唑类阳离子和一种中性或弱碱性的无机或者有机阴离子组成的离子液体，脱硫效果达50%。由此可见，上述两种离子液体的脱硫效果都较低，脱硫效果不够理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备过程简单、反应条件温和、可大规模生产的吡咯烷酮类离子液体及利用其的油品脱硫方法，脱硫率高、效果好。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种吡咯烷酮类离子液体，其结构式为：制备步骤如下：（1）室温搅拌下，将浓盐酸缓慢滴加至N-甲基吡咯烷酮中，浓盐酸和N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1~2:1；（2）加热，逐步升温至85~90℃，反应48~72h；（3）分别用乙醚和乙酸乙酯洗涤步骤（2）所得产品2~4次，110~120℃下干燥至溶液pH为6.8~7.5，冷却后得到[HNMP]Cl；（4）取金属氯化物MCln与[HNMP]Cl以摩尔比为0.5~2：1在80~90℃下反应12~24h，得到[HNMP]MCln+1。其中，所述金属氯化物中的阳离子M+为Fe3+、Cu+或Zn2+。优选的，步骤（4）中，所述金属氯化物为FeCl3，得到的吡咯烷酮类离子液体为[HNMP]FeCl4。本专利技术实施例还提供一种利用上述的吡咯烷酮类离子液体的油品脱硫方法，将吡咯烷酮类离子液体和油品混合，在萃取温度为20~40℃、萃取时间为30~120min、萃取压力常压下，脱除油品中的有机硫或无机硫。其中，所述吡咯烷酮类离子液体和油品的体积比为1：（1~5）。进一步，所述油品为原油、燃料油或半成品油。其中，油品脱硫后，所述吡咯烷酮类离子液体在温度60℃，真空度-0.085Mpa的条件下干燥2h后可再生。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1、本专利技术以N-甲基吡咯烷酮制备离子液体[HNMP]MCl4，制备过程简单，反应过程条件温和，可实现大规模工业化生产。2、本专利技术所使用的吡啶类离子液体[HNMP]FeCl4萃取脱硫效果好，单次脱硫率可达70%，多级萃取脱硫率可达90%以上。3、本专利技术的离子液体萃取后易于分离，离子液体再生条件简单，可多次循环使用。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种吡咯烷酮类离子液体，其结构式为：制备步骤如下：（1）室温搅拌下，将浓盐酸缓慢滴加至N-甲基吡咯烷酮中，浓盐酸和N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1~2:1；（2）加热，逐步升温至85~90℃，反应48~72h；（3）分别用乙醚和乙酸乙酯洗涤步骤（2）所得产品2~4次，110~120℃下干燥至溶液pH为6.8~7.5，冷却后得到[HNMP]Cl；（4）取金属氯化物MCln与[HNMP]Cl以摩尔比为0.5~2：1在80~90℃下反应12~24h，得到[HNMP]MCln+1。其中，所述金属氯化物中的阳离子M+为Fe3+、Cu+或Zn2+。优选的，所述金属氯化物为FeCl3，得到的吡咯烷酮类离子液体为[HNMP]FeCl4。本专利技术还提供一种利用上述的吡咯烷酮类离子液体的油品脱硫方法，将吡咯烷酮类离子液体和油品混合，在萃取温度为20~40℃、萃取时间为30~120min、萃取压力常压下，脱除油品中的有机硫或无机硫。优选的，所述吡咯烷酮类离子液体和油品的体积比为1：（1~5）。所述油品为原油、燃料油或半成品油。油品脱硫后，所述吡咯烷酮类离子液体在温度60℃，真空度-0.085Mpa的条件下干燥2h后可再生。下面通过实施例详细描述本专利技术：实施例1：称取0.1molN-甲基吡咯烷酮放于250mL三颈烧瓶中，室温下磁力搅拌，再用滴液漏斗滴加0.15mol浓盐酸，整个滴加时间控制在30min，加料完毕后，逐步升温至90℃，反应48h，用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤所得产品各三次，120℃下干燥，室温下冷却，得到离子液体N-甲基吡咯烷酮氯盐[HNMP]Cl。然后，FeCl3和[HNMP]Cl以摩尔比为1:1在80℃下反应12h，得到N-甲基吡咯烷酮氯化铁离子液体。该离子液体用于噻吩浓度为3634μg/g（硫含量为1381μg/g）的模拟汽油进行脱硫实验，剂油体积比为1:1、萃取温度30℃、萃取时间为60min，萃取后硫含量为405ug/g，单级萃取脱硫率为70.7%。实施例2：本实施例的反应条件与实施例1基本相同，区别在于：萃取时间为40min，萃取后硫含量降低到427ug/g，脱硫率为69.1%。实施例3：本实施例的反应条件与实施例1基本相同，区别在于：萃取时间为20min，萃取后硫含量降低到616ug/g，脱硫率为55.4%。实施例4：本实施例的反应条件与实施例1基本相同，区别在于：萃取时间为120min，萃取后硫含量降低到393ug/g，脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吡咯烷酮类离子液体，其特征在于，其结构式为：制备步骤如下：（1）室温搅拌下，将浓盐酸缓慢滴加至N‑甲基吡咯烷酮中，浓盐酸和N‑甲基吡咯烷酮的摩尔比为1~2:1；（2）加热，逐步升温至85~90℃，然后反应48~72h；（3）分别用乙醚和乙酸乙酯洗涤步骤（2）所得产品2~4次，110~120℃下干燥至溶液pH为6.8~7.5，冷却后得到[HNMP]Cl；（4）取金属氯化物MCln与[HNMP]Cl以摩尔比为0.5~2：1在80~90℃下反应12~24h，得到[HNMP]MCln+1。

【技术特征摘要】
1.一种吡咯烷酮类离子液体，其特征在于，其结构式为：
制备步骤如下：
（1）室温搅拌下，将浓盐酸缓慢滴加至N-甲基吡咯烷酮中，浓盐酸和N-甲基吡咯烷酮的
摩尔比为1~2:1；
（2）加热，逐步升温至85~90℃，然后反应48~72h；
（3）分别用乙醚和乙酸乙酯洗涤步骤（2）所得产品2~4次，110~120℃下干燥至溶液pH为
6.8~7.5，冷却后得到[HNMP]Cl；
（4）取金属氯化物MCln与[HNMP]Cl以摩尔比为0.5~2：1在80~90℃下反应12~24h，得到
[HNMP]MCln+1。
2.根据权利要求1所述的吡咯烷酮类离子液体，其特征在于，所述金属氯化物中的阳离
子M+为Fe3+、Cu+或Zn2+。
3.根据权利要求1或2所述的吡咯烷酮类离子液...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱蓓蓓，周杰，丁邦琴，周君，
申请(专利权)人：南通职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32