吡啶类离子液体在汽油萃取脱硫中的应用研究

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CPCI
中国石油和化工
石油工程技术吡啶类离子液体在汽油萃取脱硫中的应用研究
杨　洁
（喀什大学　新疆维吾尔自治区喀什　844000）
摘 要：本文选用的是[3（C4H9）4・C6H11NO]和[Zn Cl2・3（NH2）2CO]两种吡啶类离子液体对E- 97 汽油和模拟汽油进行脱硫试验，探究吡啶类离子液体应用于汽油萃取脱硫工艺中需要的工艺条件，通过对试验结果进行分析与总结，得出最佳的脱硫条件是温度50℃左右、剂油比例为3:1，萃取时间控制在30min之内，在6次脱硫工艺结束之时，E- 97 汽油和模拟汽油的脱硫率分别为97.1%与88.02%。

关键词：吡啶类　离子液体　汽油萃取脱硫　应用　研究
目前，汽车尾气所排放的有害物质已经成为引发世界各大城市空气污染的主要元素之一，建立环境友好型社会已经是各大炼油企业在事业发展的进程中共同追求的目标。

而汽油的原料一般是重质油，通过对原油进行蒸馏的加工工艺获得的。

汽油萃取脱硫技术的
应用必须有吡啶类离子液体的配合［1］
，可以说吡啶类离子液体的使用在脱硫工作中，可以使汽油中硫的含量大幅度的降低，本文就此展开研究。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂
选择旋转蒸发仪的铭牌为RE- 52AA ；最好选用美国BIO- AID 制造生产的红外光谱仪仪器IR- 783；DFYF- 127 测硫仪；分析仪以及集热式磁力搅拌器等；
试剂的组成成分有以下几种类型：四丁基溴化铵、己内酰胺、Zn Cl2、无水乙醇、E- 97汽油、噻吩、甲苯、四氯化碳等；
1.2 吡啶类离子液体的合成
（1）[3（C4H9）4·C6H11NO]的合成：将不同浓度的己内酰胺和四丁基溴化铵以物质的量比为1∶1， 1∶2， 1∶3， 1∶4， 2∶1， 3∶1， 4∶1配制，溶剂设定为无水乙醇，对其进行加热使其产生回流反应2h ，待反应结束之时将残留的原料清除，将剩余物搁置在真空的环境中24h 得到产品；
（2）[Zn Cl2·3（NH2）2CO]的合成：将不同比例的脲和氯化锌配制在一起，此时物质的量比例设置为1∶1， 1∶2， 1∶3，1∶4， 1∶9， 2∶3， 3∶7，其中氯化锌的摩尔分数均不大于0.50，选无水乙醇作为溶剂，在配制的原液置于150ml 的锥形瓶中进行加热处理使其产生回流反应3h ，在减压蒸馏的作用下除去溶剂与未反应物，最后将剩余物置于真空环境中24h 获得产品；
1.3 模拟汽油的配制方法
模拟器有的配置：将正己烷和甲苯以17:3的比例混合，将质量比为1:1的噻吩融入其中；
汽油的脱硫工艺：参照一定的质量比将[3（C4H9）4·C6H11NO]与[Zn Cl2·3（NH2）2CO]这两种吡啶类离子液体分别与E- 97 汽油、模拟汽油以3:1的比例混合置于锥形瓶中，磁力搅拌器对其进行充分的搅拌，直至溶解均衡，在25℃的室温条件下对其静置、待其分层后，吸取适量上层汽油样品，利用灯法对其含硫量进行测定分析；随即萃取剂再次与汽油以3:1的质量比混合，萃取工艺流程重复五次，每一次接触的最佳时长为30min 。

2 吡啶类离子液体在汽油萃取脱硫中的应用分析
2.1[3（C4H9）4·C6H11NO]与[Zn Cl2·3（NH2）2CO]对E- 97 汽油脱硫条件的要求
（1）在实验温度为50℃，汽油萃取的时间为30min ，此时上述两种吡啶类离子液体的不同剂油比对E- 97 汽油脱硫效果如图1所示：
由上图可以分析出，汽油中硫化物的含量在离子液体与E- 97
汽
油两者之间的配置系数的大小与离子液体与E- 97 汽油的剂油比之间呈现反比的关系，即剂油比增大时配置系数减小，剂油比控制于1：1~3：1之间时，汽油在萃取的过程中硫化物的含量降低的幅度是极为显著的，而当剂油比高于3:1时，硫含量降低的幅度是平稳的。

因此可以得出的结论是，应用剂油比为3:1的吡啶类离子液体参与汽油萃取脱硫工作时，能够达到预期的效果；
（2）分析不同萃取时间对汽油萃取脱硫的影响
总体而言，对于离子液体而言，脱硫率与萃取时间之间呈现正相关关系。

在温度为50℃的环境条件下，吡啶类离子液体与E- 97 汽油以质量比为3:1的比例混合时，试验人员对不同萃取时间下的E- 97 汽油脱硫效果进行描述，绘制了图2
：
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对图2的曲线进行考察与分析，我们明显的发现随着萃取时间的推移，E- 97 汽油中硫化物的含量呈现下降的趋势，在30min 以后基本平稳。

3 吡啶类离子液体对E- 97 汽油的多级萃取
本次试验证明，单级萃取工艺流程的落实，使一定量的硫化物难以从油品中去除。

结合萃取平衡理论，单级萃取所产生的效果是一定的，其萃取率处于较低的水平，所得油品的质量不达标的可能性很大，此时多级萃取方式的参与是极为必要的；
在本次实验中，[3（C4H9）4·C6H11NO]与[Zn Cl2·3（NH2）2CO]这两种离子液体对 E- 97 汽油和模拟汽油进行六级脱硫萃取，实验结果如图4、5
所示：
经过六级萃取脱硫处理的[Zn Cl2·3（NH2）2CO]离子液体，硫含量最终将至1.79%，降幅高达8%，六级萃取结束之时为1.26%；[3（C4H9）4·C6H11NO]例子液体经过萃取工艺流程以后得到的硫含量比率相对较高，第六级萃取之后为8.79%，与最初的10.58%之间拉开了距离。

结束语
吡啶类离子液体[Zn Cl2·3（NH2）2CO]和[3（C4H9）4·C6H11-NO]对于模拟汽油和 E- 97 汽油进行萃取的加工工艺之时，产生的脱硫效果是优良的，在30min 之时均可达到萃取平衡的效果；而本次试验结果也证明，同等的环境条件下，离子液体[Zn Cl2·3（NH2）2CO]对模拟汽油和 E- 97 汽油的脱硫率远远大于[3（C4H9）4·C6H11NO]。

因此本文作者建议积极使用[Zn Cl2·3（NH2）2CO]这一吡啶类离子液体去对汽油开展萃取脱硫工作，经济又有效率。

参考文献：［1］ 黄廷昌，苑进. 离子液体应用于燃油脱硫技术的研究进展［J ］.河北化工，2011，34：44- 47.
作者简介杨洁 1986年12月 女 籍贯：山东淄博 硕士 职称：无 研究方向：分析化学
（1）高效模块化连续管钻井系统。

该项目由贝克休斯公司开发，采用无线系统监测微井眼钻井，实现井下双向连通动力模块与地面连续管的连接。

该“智能”钻井系统研发成功后将扩大微井眼钻井的应用。

美国能源部在该项目出资80×104美元，项目持续时间2年。

（2）反向旋转井下马达钻井系统。

该项目由美国天然气工艺所承担。

其设想是将钻压集中在一个很小的区域，将有限的扭矩集中在连续管管柱上，从而大大提高连续管钻井的效率，使微井眼钻井的机械钻速提高25%～60%、钻井成本降低40%。

这套系统将非常适合在非常规气井中应用。

美国能源部在该项目出资60×104美元，项目持续时间2年。

（3）微井眼连续管钻井整体测量系统。

位于休斯敦的Ultima 实验室计划将随钻测量（MWD ）技术和随钻测井（LWD ）技术相结合，开发出一套成本低廉的整体测量系统，专门用于井深不超过1500m 的微井眼连续管钻井。

Ultima 实验室计划完成2套样机的现场试验。

美国能源部在该项目出资80×104美元，项目持续时间3年。

（4）高效井下驱动装置和新型钻头。

美国技术国际公司计划针对微井眼连续管钻井开发大功率的涡轮钻具，以满足高转数、低钻压的钻井要求。

新型钻头上配置抗高温切削齿，以提高钻头寿命，满足在坚硬和高研磨地层钻Ф88.9mm 井眼的要求。

美国能源部在该项目上投资80×104美元，项目持续时间2年。

（5）新一代微井眼连续管钻机的现场试验。

美国天然气技术研究所（GTI ）计划对MOXIE 微井眼连续管钻机（由Solutions 公司制造）进行现场试验，以检验其钻达1500m 井深的能力。

2003年，首批试验在堪萨斯气田完成，机械钻速达到84～120m/h 。

据估计，
该项目实施后，不仅每口井的成本可以降低28%～38%，而且能减少对环境的污染及增加现有气田的产量。

美国能源部在该项目参股100×104美元，项目持续时间1年。

（6）改善微井眼连续管底部钻具组合的可靠性。

美国德克萨斯州的CTES LP 公司将开展这项研究，研究人员计划沿连续管钻柱方向加入震动发生器，以不再使用常规微井眼钻井中用于克服阻力的井下牵引器。

该项目的目的是以更低的成本完成井深超过1000m 的微井眼水平井（该类井的采油速度是直井的2～3倍）。

美国能源部在该项目参股70×104美元，项目持续时间2年。

6 认识与建议
（1）微井眼连续管钻井技术可以降低作业成本，减少对环境的损害，被认为是21世纪油气钻井方法的一项革命性新技术，已得到国际石油界越来越多的关注与重视。

我们应尽早研发该项技术，使其发展基本与国外同步，争取在将来达到或超过国外的水平。

（2）目前，我国连续管技术还未研制成功，我国的材料工艺和技术水平也比较薄弱，研制抗高温高压的连续管必须从基础学科入手，才能达到较好的水平。

加拿大和美国是连续管钻井使用最多的国家，我们应多向他们借鉴一些有效的经验，以提高我们自身的水平。

参考文献[1] 张卫勤，岳登进，国外小井眼钻井设备及工艺技术的新进展[J]，钻采工艺，2001，24 (6) :20-22.
[2] Roy Long, Paul West. Microhole technology. U.S. DOE, 2005[3] New R&D grants expand the future mirohole technology.. Oil & Gas Journal ，2005，103(7)：50~51
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