离子液体/低共熔溶剂在煤基液体分离中的应用
易兰1,2，李文英1,2，冯杰1
（1太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西太原；2浙江大学能源工程学院，浙江杭州）
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DOI：10./j.issn.-.-
引用本文：易兰,李文英,冯杰.离子液体/低共熔溶剂在煤基液体分离中的应用[J].化工进展,,39(6):-.
摘要
为了实现煤基液体各组分利用价值最大化，本文综述了离子液体和低共熔溶剂对组分组成复杂的煤基液体进行高效萃取分离的研究进展。首先介绍了离子液体和低共熔溶剂的性质及分类；其次根据分离目标的不同，将离子液体和低共熔溶剂对煤基液体典型组分的萃取分离分为四个方面进行阐述：煤基液体提酚、燃料油萃取脱硫、燃料油萃取脱氮、芳烃和脂肪烃的分离。分析表明，离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的提酚效果较好，能分离出绝大多数的酚类化合物；燃料油萃取脱硫时，离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的单次脱硫率均不高，需3～5次重复萃取后才能获得理想效果；燃料油中的碱性及非碱性含氮化合物很难被同一种离子液体或低共熔溶剂一次性分离出，导致实际油品的脱氮率较低；大多数离子液体和低共熔溶剂进行芳烃和脂肪烃的分离时不能获得理想的分配系数和选择性，尚无法用于实际芳烃和脂肪烃的分离。氢键、π-π、CH-π、范德华力等分子间相互作用的差异是实现离子液体或低共熔溶剂进行煤基液体典型组分分离的主要原因。依据分离对象，设计合适的离子液体和低共熔溶剂，提高实际煤基液体分离时的萃取率和选择性；分析并解决离子液体和低共熔溶剂用于实际煤基液体各组分分离时可能出现的问题，势必会推进煤基液体高值化分离的工业化进程。
图表摘要
图1常用的离子液体阳离子
图2常用的离子液体阴离子
图3常用的氢键受体和氢键供体
图4离子液体和低共熔溶剂萃取油品中
目标化合物的流程
表1离子液体和低共熔溶剂分离油品中酚类化合物比较
表2离子液体和低共熔溶剂萃取脱硫的比较
表3离子液体和低共熔溶剂萃取脱氮的比较
表4离子液体和低共熔溶剂分离芳烃-脂肪烃的比较
结语与展望
历经百余年，离子液体和低共熔溶剂从发现到有效应用于煤基液体提酚、油品萃取脱硫/脱氮、芳烃和脂肪烃的分离，如图5所示，实现了煤基液体中绝大部分酚类化合物的萃取分离；汽、柴油的萃取脱硫脱氮，但含硫、含氮化合物的脱除率不理想，尚待用于实际芳烃和脂肪烃的萃取分离。究其原因，是由于酚类化合物的羟基能和离子液体/低共熔溶剂形成氢键，作用力较强，易于实现油品的萃取提酚；含硫、含氮化合物和离子液体/低共熔溶剂形成氢键、π-π、CH-π等作用，但该相互作用还不能完全实现含硫、含氮化合物的高效脱除；芳烃和脂肪烃与离子液体/低共熔溶剂的作用力差异不足以获得理想的分配系数和选择性。但是，离子液体/低共熔溶剂对煤基液体萃取提酚时会夹带一定量芳烃，影响酚产品纯度，所以设计高酚萃取率且低芳烃夹带的离子液体和低共熔溶剂是今后研究的重点；碱性含氮化合物和非碱性含氮化合物不易同时被萃取分离，且极性相近的含硫化合物和含氮化合物在萃取分离时会相互干扰，所以应设计能同时脱除含硫/氮化合物的离子液体和低共熔溶剂，提高实际油品的脱硫脱氮效果；煤基液体中芳烃和脂肪烃混合物组成复杂，对单一组分模拟油的研究会掩盖煤基液体萃取分离时可能出现的问题，油品中芳烃含量对分离效果影响较大，根据分离原料中芳烃含量设计合适的离子液体和低共熔溶剂，并将其用于煤基液体中芳烃和脂肪烃的分离，具有重要的现实意义。
图5离子液体和低共熔溶剂用于油品分离的发展历程
作者及团队介绍
第一作者：易兰
通讯作者：李文英
课题组简介：由长江学者、万人计划领军人才李文英教授和新世纪优秀人才支持计划冯杰教授领导的煤炭清洁高效利用课题组隶属于煤科学与技术重点实验室，依托单位为太原理工大学。课题组在研项目18项，经费近万元，承担项目包括国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、国际合作课题、省部级项目等。主要致力于煤基多联产系统、煤/生物质共气化、煤基液体产物加工精制和清洁燃料催化剂研制等研究方向。
课题组合影
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