ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИМЕТИЛФОСФАТА 1,3-ДИМЕТИЛИМИДАЗОЛИЯ В КАЧЕСТВЕ ДЕМЕРКАПТАНИЗИРУЮЩЕГО АГЕНТА Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 54.057, 54.058

Шеленкова Е.П., Кривобородов Е.Г.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИМЕТИЛФОСФАТА 1,3-ДИМЕТИЛИМИДАЗОЛИЯ В КАЧЕСТВЕ ДЕМЕРКАПТАНИЗИРУЮЩЕГО АГЕНТА

Шеленкова Елизавета Петровна, магистрант 1 года Института Проблем Устойчивого Развития; Кривобородов Ефрем Георгиевич, аспирант, ассистент кафедры ЮНЕСКО «Зеленая химия для устойчивого развития», e-mail: vv [email protected];

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9

Исследование реакционной способности ионной жидкости диметилфосфата 1,3-диметилимидазола по отношению к этантиолу позволяет определить возможность использования диметилфосфата 1,3-диметилимидазола в качестве демеркаптанизирующего агента.

Ключевые слова: нефтеочистка, ионные жидкости, демеркаптанизация, полисульфидные олигомеры, сера.

USE OF 1,3-DIMETHYLIMIDAZOL DIMETHYL PHOSPHATE AS A DEMERCAPTANIZING AGENT

Shelenkova E.P., Krivoborodov E.G.

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

The research of the reactive ability of ionic liquid dimethylphosphate 1,3-dimethylimidazole in relation to the sulphur mercaptan to determine the possibility of using dimethylphosphate 1,3-dimethylimidazole as demercaptanization agent.

Keyword: oil treatment, ionic liquids, demercaptanization, polysulfide oligomers, sulfur.

В современных условиях роста глобального промышленного потребления перспективными являются поиски и разработки новых и экономически выгодных методов и технологий обессеривания нефтей и нефтепродуктов, отвечающих современным экономическим и экологическим требованиям. Особое внимание в этой проблеме заслуживают исследования в области селективной очистки нефтяных фракций с использованием ионных жидкостей - зеленых растворителей [1].

Очистка нефтепродуктов от серы связана с постоянным повышением требований к качеству моторных и печных топлив и с решением вопросов охраны окружающей среды [2].

Применение ионных жидкостей для очистки нефтей и нефтепродуктов от серы и серодержащих соединений является перспективным направлением области нефтеочистки. Высокая эффективность ионных жидкостей для обессеривания дизельного топлива была продемонстрирована на примере использования ИЖ, содержащих в качестве катиона 1-бутилметилимидазолий, а в качестве анионов — тетрафторборат, гексафторфосфат, октилсульфат, этилсульфат и диметилфосфат [3]. Демеркаптанизация — процесс обессеривания сжиженных углеводородных газов и дезодорации высококипящих углеводородных бензиновых, керосиновых, дизельных фракций и нефтей. Химический процесс перехода от сульфидов до дисульфидов, заключается в окислении меркаптанов [4]:

2ЯБН + [О] = ЯББЯ (1)

Ранее была проведена работа на исследование реакционной способности диметилфосфат-содержащих ионных жидкостей по отношению к элементной сере. Было установлено, что в ходе реакции 1,3-диметилфосфата диметилимидазолия с элементной серой в среде бензола образуется полисульфидный олигомер (ПСО)

БМе1т(8п)РО4(СН3)2 [5]. Опираясь на полученные результаты, были сделаны выводы, что диметилфосфат-содержащие ионные жидкости имеют возможность связывать элементную серу, до олигомерной формы.

В данной работе рассматривалась реакционная способность ионных жидкостей, в состав которых входят диметилфосфат-анион, по отношению к этилмеркаптану. Этилмеркаптан был подвержен окислению перекиси водорода, в соотношении 2:1, соответственно:

2С2Нз-БН +Н2О2 = С2Н5-8-Б-С2Н5 + 2Н2О (2)

К полученному диэтилдисульфиду была добавлена ионная жидкость - 1,3-диметилфосфат диметилимидазолия в качестве экстрагента серы. Полученная реакционная система подвергалась перегонке при 356 К.

По данным ВЭЖХ-анализа (рис. 1) и :Н (рис. 2) и 13С ЯМР-спектрометрии полученный после перегонки конденсат представляет собой смесь метанола с этанолом и водой. Анализ ЯМР-спектроскопии проводился в ЦКП РХТУ имени Д.И. Менделеева.

Рисунок 1. Хроматограмма конденсированной фазы реакционной смеси.

А

LL

I

Рисунок 2. 1Н ЯМР-спектр конденсированной фазы реакционной смеси.

После перегонки реакционной смеси на дне колбы образовывался вязкий осадок, предположительно являющийся ПСО. ПСО был проанализирован с помощью 31Р ЯМР-спектроспокопии (рис.3). Анализ проводился в ЦКП РХТУ им. Д.И. Менделеева. На рисунке 4 представлен 31Р ЯМР-спектр ПСО, полученного в прошлой работе. Про анализировав данные 31Р ЯМР-спектров можно сделать вывод о том, что в данной работе, присоединение серы происходит по анионной части ионной жидкости.

% i я 3 i щ id 11 i ~ 1

L L. 1

Рисунок 3. P ЯМР-спектр полисульфидного олигомера.

Рисунок 4. P ЯМР-спектр полисульфидного олигомера.

В сочетании с методами очистки нефтей от серы и серодержащих соединений применение ионных жидкостей, имеющих в своем составе диметилфосфат-анион, в целях обессеривания нефтей и топлив является перспективным направлением для использования в данной области промышленности.

Список использованной литературы:

1. Кустов Л.М. Ионные жидкости - прорыв в новое измерение? Химия и жизнь. 2007, №11, С.36 -41.

2. Тарасова Н.П., Василевич Н.И. Проблемы устойчивого развития: история возникновения и роль химии в их решении. Экология и химическая безопасность. Аналитика. 2018, №1, С. 38 - 43.

3. Шведене Н. В., Чернышев Д. В., Плетнев И. В. Ионные жидкости в электрохимических сенсорах. Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева), 2008, № 2, С. 80 - 91.

4. Оаэ С. Химия органических соединений серы. — М.: Химия, 1975, С. 512.

5. Interaction of ionic liquids with sulfur. N. P. Tarasova, Ya. O. Mezhuev, A. A. Zanin, E. G. Krivoborodov. Doklady Chemistry, Volume 484, Issue 1, pp 8-11.