《頁岩油中苯並噻吩及其衍生物的脫硫機制的理論研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由宋辛黎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：頁岩油中苯並噻吩及其衍生物的脫硫機制的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋辛黎
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
苯並噻吩及其衍生物是頁岩油中有機硫的重要組成部分, 且脫除困難，其脫除對於高效利用頁岩油和環境保護都具有重大意義。選擇有效脫硫方法和建立脫硫的化學動力學模型是高效清潔利用頁岩油的關鍵。本項目擬選取頁岩油中以苯並噻吩、二苯並噻吩及其衍生物為含硫模型，重點考察氧化脫硫和超臨界CO2萃取脫硫的微觀反應機理。套用高水平的量子化學計算方法，通過含硫化合物電子結構計算預測弱鍵位置和脫硫的可能性，比較不同取代基對氧化活性的影響，獲得此類含硫化合物的構效關係。同時，計算不同溫度、壓力下的反應速率和分支比，建立氧化脫硫的動力學模型。結合分子模擬，探討苯並噻吩及其衍生物在超臨界CO2中的溶解性及擴散性等，揭示超臨界CO2與硫化物之間的複雜相互作用。通過分析各體系的相行為，考察溫度和壓力對流體微觀結構的影響。最終建立有效脫硫的理論機制，為更好的開發利用頁岩油奠定理論基礎。
結題摘要
苯並噻吩及其衍生物是頁岩油中有機硫的重要組成部分，且脫硫困難。為了研究這一類代表性較難脫除的有機硫的脫硫反應機理，我們採用量子化學方法系統地研究了苯並噻吩及其衍生物（二苯並噻吩、4,6-二甲基二苯並噻吩）與單三態氧氣反應的電子結構、熱力學穩定性以及反應活性等。我們的研究結果表明，基態（三重態）的氧氣直接氧化苯並噻吩及其衍生物分子比較困難，而與激發態（單重態）氧氣容易發生光化學環加成反應。單態氧分子可以直接進攻噻吩環上的兩個碳原子，也可以選擇進攻硫原子，不同體系中這兩種反應進攻方式的難易程度也不同。氧化生成亞碸及碸類化合物, 最終降解生成聯苯系列化合物和乙醯化產物。此外，我們還採用Monte Carlo方法探討了苯並噻吩與超臨界CO2之間的複雜相互作用。通過對苯並噻吩-超臨界CO2混合體系的結構分析可知苯並噻吩在二氧化碳周圍有明顯的聚集。由於實驗數據的缺乏，混合體系的力場參數及相互作用有待進一步最佳化和深入分析。
