Nghiên cứu khả năng sử dụng chất lỏng ion để tách lưu huỳnh trong dầu diesel

205

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION ĐỂ TÁCH

LƯU HUỲNH TRONG DẦU DIESEL

Bùi Thị Lệ Thủy

Trường Đại học Mỏ Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội

Đến Tòa soạn 29-11-2011

Abstract

The desulfurization potential of free halogen ionic liquid n-butyl pyridine acetate ([BPy][Ac]) was investiated with

Vietnam diesel oil. The results suggested that this ionic liquid might be used as a promising solvent for the extractive

desulfurization of fuel. Phase separation process after extracting is easy because ionic liquid has high density and is not

dissolved in oil. The content of sulfur in desel oil decreases from 498 ppm to 18 ppm after 5 repeatedly extraction

processes (30oC, volume ratio of ionic liquid to oil is 1:1). Extraction yields decrease with decreasing the volume ratio

of ionic liquid to oil. The extraction ability depends on structure of ionic liquid and of sulfur compounds. Ionic liquid

can be reused after regenerating.

Keywords: Ionic liquids, desulfurization, extraction, diesel oil.

1. MỞ ĐẦU

Theo tiêu chuẩn Châu Âu thì từ năm 2010 gần

như phải loại bỏ hoàn toàn các hợp chất lưu huỳnh ra

khỏi nhiên liệu (< 10 ppm), do đó hiệu quả của các

quá trình tách loại lưu huỳnh là rất quan trọng [1, 2].

Các quá trình xử lý với hidro đang sử dụng trong

công nghiệp làm giảm hàm lượng lưu huỳnh một

cách hiệu quả; Tuy nhiên lại không đáp ứng được nhu

cầu tách loại sâu lưu huỳnh vì benzothiophen,

dibenzothiophen và các dẫn xuất của chúng bền vững

với quá trình hidro hóa nên cần nhiều năng lượng và

hidro hơn. Ngoài ra, để tránh các phản ứng phụ làm

giảm chất lượng nhiên liệu, chất xúc tác phải hoạt động

hơn, chọn lọc hơn, nên kéo theo một số vấn đề như giá

đầu tư cao và chi phí vận hành cao [3].

Do đó, việc tìm ra các phương pháp mới để loại

bỏ tối đa lưu huỳnh và khắc phục được các nhược

điểm trên đang thu hút rất nhiều sự quan tâm trên

thế giới.

Trên thế giới, trong những năm gần đây, một số

quá trình loại lưu huỳnh không sử dụng hydro đang

được nghiên cứu. Quá trình loại lưu huỳnh sử dụng

xúc tác sinh học để chuyển lưu huỳnh thành các hợp

chất sunfat đã được báo cáo [4]. Phức chất chứa

nickel và platin đã được sử dụng có hiệu quả để

ankyl đề sunfua hóa dibenzothiophen [5]. Quá trình

oxi đề sunfua hóa dùng hidropeoxit và axit formic

đã được nghiên cứu bởi Zhao và cộng sự [6]. Quá

trình chiết dibenzothiophen với chất lỏng ion và oxi

hóa benzothiophen thành sulfon trong pha lỏng đã

được báo cáo [7].

Chất lỏng ion là một nhóm chất mới nhưng

chúng hứa hẹn nhiều ứng dụng như làm dung môi,

xúc tác, đồng xúc tác cho nhiều phản ứng và quá

trình khác nhau. Đặc tính ưu việt của chúng là: tính

đa dạng (sự kết hợp các anion và các cation khác

nhau có thể tạo ra một số lượng lớn các chất lỏng

ion với các tính chất khác nhau), nhiệt độ nóng chảy

thấp, áp suất hơi bão hòa rất thấp, ổn định nhiệt và

điện, phân cực, dẫn điện và dẫn nhiệt, có thể điều

chỉnh được các tính chất, ví dụ: hoạt tính hóa học,

tính axit, đặc biệt là tính tan, độ nhớt, khả năng cộng

kết, độ phân cực (cần thiết cho quá trình chiết) bằng

cách thay đổi cấu trúc của các cation và anion cấu

tạo nên chúng.

Chất lỏng ion có khả năng sonvat hóa cao và áp

suất hơi bão hòa thấp nên rất thích hợp dùng làm

dung môi chiết. Quá trình chiết dựa trên cơ sở là các

hợp chất lưu huỳnh dễ tan trong chất lỏng ion hơn

trong các hydrocacbon. Một số nghiên cứu cho thấy

có thể sử dụng chúng làm dung môi chiết [8-10]

hoặc dùng phối hợp với tác nhân oxi hóa [11-13].

Chiết để loại bỏ lưu huỳnh bằng chất lỏng ion được

Andreas Jess và cộng sự đặc biệt quan tâm [14-18].

Andreas Jess cho rằng việc chiết với chất lỏng ion là

sự lựa chọn tốt nhất cho giai đoạn tách lưu huỳnh

cuối cùng sau khi đã thực hiện hydrodesulfua hóa

với xúc tác. Quá trình tách lưu huỳnh bằng chất lỏng

ion có nhiều ưu điểm: thực hiện ở điều kiện thường;

chất lỏng ion dễ tách pha, không bay hơi, có thể tái

sử dụng, đặc biệt có thể điều chỉnh khả năng chiết

lưu huỳnh bằng cách thay đổi cấu trúc cation và

anion của chúng.

TẠP CHÍ HÓA HỌC T. 50(2) 205-210 THÁNG 4 NĂM 2012