本發(fā)明屬于石油化工材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從含有h2s和/或co2原料氣體中捕集分離硫化氫(h2s)和二氧化碳(co2)的復(fù)合型離子溶劑。

背景技術(shù)：

h2s和co2通常存在于天然氣、煉廠氣、合成氣等工業(yè)混合氣體中，在這些混合氣體被進(jìn)一步處理或放空大氣之前，必須進(jìn)行凈化處理這些酸性氣體。h2s是一種高度刺激氣體，存在于管道中會(huì)導(dǎo)致下游的催化劑中毒、管道腐蝕，另外其排放會(huì)帶來嚴(yán)重環(huán)境問題。co2除了存在于上述氣流中，還大量產(chǎn)生于火力發(fā)電，冶金企業(yè)等領(lǐng)域中。co2引起的溫室效應(yīng)已經(jīng)嚴(yán)重影響了地球氣候變化。因此對h2s和co2進(jìn)行捕集分離具有重要意義。目前，普遍采用的是用化學(xué)類溶劑醇胺來脫除h2s和co2，比如美國專利us4545965a，中國專利cn105344205a和cn101844035a等報(bào)道的乙醇胺、二乙醇胺、二異丙醇胺或者這些胺的復(fù)合胺來脫除h2s以及中國專利106563344a中報(bào)道的二乙醇胺活化劑吸收co2。但這類吸收溶劑解吸時(shí)損耗較大，溶劑降解形成的弱酸引起的腐蝕管道等問題無法避免。另外一類是物理性溶劑包括環(huán)丁砜，聚乙二醇二甲醚，低溫甲醇，以及英國專利gb1151575中提到的碳酸丙烯酯等，此類溶劑吸收h2s和co2普遍存在能力太小，解吸時(shí)溶劑有損耗，對設(shè)備也有一定程度腐蝕的問題。此外聚乙二醇二甲醚黏度太大，不利于常溫吸收；而甲醇具有毒性，低溫條件下能耗相對較高，因此需要開發(fā)環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)高效的新型h2s和co2脫除溶劑。離子液體是由有機(jī)陽離子、無機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的，在室溫或者接近室溫條件下呈液體狀態(tài)的有機(jī)鹽類。由于其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，液程寬，揮發(fā)性低，溶解范圍廣，環(huán)境友好等特點(diǎn)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重視。近年來利用離子液體來捕集分離酸性氣體h2s和co2的研究工作得到了一些進(jìn)展。h2s或co2可溶解在離子液體中，簡單加熱后氣體相對容易從離子液體中解吸出來，同時(shí)離子液體幾乎沒有損耗。離子液體的這些優(yōu)點(diǎn)使得傳統(tǒng)有機(jī)胺脫除酸性氣體時(shí)造成的設(shè)備腐蝕等問題得到解決，但離子液體高昂的成本也限制了其工業(yè)應(yīng)用。因此開發(fā)一種毒性小而且經(jīng)濟(jì)性好的碳酸丙烯酯溶劑和離子液體復(fù)配得到的復(fù)合型離子溶劑來脫除酸性氣體h2s和co2，此復(fù)合型離子溶劑可有望解決碳酸丙烯酯溶劑吸收能力小的缺點(diǎn)，同時(shí)也可適當(dāng)降低溶劑對設(shè)備腐蝕程度和溶劑經(jīng)濟(jì)成本，使得兩種溶劑的優(yōu)勢得到互補(bǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一類對含有h2s和co2的原料氣體吸收能力大，吸收速度快，再生損耗較小的復(fù)合型離子捕集分離溶劑。

本發(fā)明的復(fù)合型離子捕集分離溶劑為碳酸丙烯酯和一種或多種咪唑類離子液體的混合溶劑，其成分和配方按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算分別為：碳酸丙烯酯為20％-80％，咪唑類離子液體為20％-80％。

本發(fā)明中的復(fù)合型離子捕集分離溶劑可在溫度10～70℃，壓力0～2.0mpa的條件下捕集分離h2s和co2。

本發(fā)明中的咪唑類離子液體的陽離子為1-丁基-3甲基-咪唑基、1-己基-3-甲基-咪唑基、1-辛基-3-甲基-咪唑基；陰離子為四氟硼酸根或六氟磷酸根，但不僅限于上述陽離子和陰離子。

含有h2s和/或co2的原料氣體包括煙道氣、合成氣、變換氣和天然氣等工藝氣體。

本發(fā)明的復(fù)合型離子溶劑具有如下顯著特點(diǎn)：捕集分離h2s和co2能力大，經(jīng)濟(jì)性好，粘度低，解吸能耗低，能在較高溫度，較大壓力的條件下捕集分離h2s和co2，在降低溶劑對設(shè)備腐蝕程度的同時(shí)也在一定程度上降低了捕集分離溶劑的損耗。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述，需要指出的是以下實(shí)施例不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

選擇本發(fā)明中的碳酸丙烯酯(pc)與離子液體([bmim][bf4])，按一定質(zhì)量配比混合，置于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，抽真空后通入一定量的h2s氣體，開啟攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min。在溫度范圍30-60℃，壓力范圍0-1mpa的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行h2s吸收實(shí)驗(yàn)，當(dāng)每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)保持1小時(shí)不變時(shí)的壓力視為平衡壓力(下同)，結(jié)果見表1。由表1可看出：在相同溫度和壓力下，純碳酸丙烯酯吸收h2s的能力最弱，純[bmim][bf4]的吸收能力最強(qiáng)。在相同實(shí)驗(yàn)條件下混合溶劑吸收h2s的能力隨[bmim][bf4]含量的增加而增加。在相同溶劑組成和平衡壓力的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨溫度升高而下降。在相同溫度和溶劑組成的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨平衡壓力升高而升高(例如在40℃，溶劑組成為20％[bmim][bf4]+80％pc的實(shí)驗(yàn)條件)。

表1h2s在碳酸丙烯酯和離子液體[bmim][bf4]復(fù)合溶劑中的溶解度

溶解摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)算公式：xi＝ng/(ng+nl)(下同)

式中：xi為h2s氣體在溶劑中的摩爾分?jǐn)?shù)；nl為注入反應(yīng)釜內(nèi)中溶劑的物質(zhì)量，mol；ng為溶劑中所含h2s物質(zhì)的量，mol。

實(shí)施例2

選擇本發(fā)明中的碳酸丙烯酯(pc)與離子液體([hmim][bf4])，按一定質(zhì)量配比混合，置于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，抽真空后通入一定量的h2s氣體，開啟攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min。在溫度范圍30-60℃，操作壓力0-1mpa的反應(yīng)釜內(nèi)下進(jìn)行h2s吸收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。由表2可看出：在相同溫度和壓力下，純碳酸丙烯酯吸收h2s的能力最弱，純[hmim][bf4]的吸收能力最強(qiáng)(大于表1中純[bmim][bf4]的吸收能力)。在相同實(shí)驗(yàn)條件下混合溶劑吸收h2s的能力隨著[hmim][bf4]含量的增加而提高。在相同溶劑組成和平衡壓力的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨溫度升高而下降。在相同溫度和溶劑組成的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨平衡壓力升高而升高(例如在30℃，溶劑組成為20％[hmim][bf4]+80％pc的實(shí)驗(yàn)條件)。

表2h2s在碳酸丙烯酯和離子液體[hmim][bf4]復(fù)合溶劑中的溶解度

實(shí)施例3

選擇本發(fā)明中的碳酸丙烯酯(pc)與離子液體([omim][bf4])，在溫度范圍30-60℃，操作壓力0-1mpa的反應(yīng)釜內(nèi)下進(jìn)行h2s吸收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。由表3可看出：在相同溫度和壓力下，碳酸丙烯酯吸收h2s的能力最弱，[omim][bf4]的吸收能力最強(qiáng)(大于表2中純[hmim][bf4]的吸收能力)。在相同實(shí)驗(yàn)條件下混合溶劑吸收h2s的能力隨著[omim][bf4]含量的增加而提高。在相同溶劑組成和平衡壓力的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨溫度升高而下降。在相同溫度和溶劑組成的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨平衡壓力升高而升高(例如在60℃，溶劑組成為20％[omim][bf4]+80％pc的實(shí)驗(yàn)條件)。

表3h2s在碳酸丙烯酯和離子液體[omim][bf4]復(fù)合溶劑中的溶解度

實(shí)施例4

選擇本發(fā)明中的碳酸丙烯酯(pc)與離子液體([bmim][pf6])，在溫度范圍30-60℃，操作壓力0-1mpa的反應(yīng)釜內(nèi)下進(jìn)行h2s吸收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。從表4可看出：在相同溫度和壓力下，純碳酸丙烯酯吸收h2s的能力最弱，純[bmim][pf6]的吸收能力最強(qiáng)(接近表1中純[bmim][bf4]的吸收能力)。在相同溶劑組成和平衡壓力的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨溫度升高而下降。在相同溫度和溶劑組成的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收h2s的能力隨平衡壓力升高而升高(例如在50℃，溶劑組成為20％[bmim][pf6]+80％pc的實(shí)驗(yàn)條件)。

表4h2s在碳酸丙烯酯和離子液體[bmim][pf6]復(fù)合溶劑中的溶解度

實(shí)施例5

選擇本發(fā)明中的碳酸丙烯酯(pc)與離子液體([omim][bf4])，在溫度30-60℃，操作壓力0-1mpa的反應(yīng)釜內(nèi)下進(jìn)行co2吸收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表5。由表5可看出：在相同溫度和壓力下，碳酸丙烯酯吸收co2的能力最弱，[omim][bf4]的吸收能力最強(qiáng)。在相同實(shí)驗(yàn)條件下混合溶劑吸收co2的能力隨著[omim][bf4]含量的增加而提高。在相同溶劑組成和平衡壓力的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收co2的能力隨溫度升高而下降。在相同溫度和溶劑組成的實(shí)驗(yàn)條件下，混合溶劑吸收co2的能力隨平衡壓力升高而升高(例如在30℃，溶劑組成為20％[omim][bf4]+80％pc的實(shí)驗(yàn)條件)。

表5co2在碳酸丙烯酯和離子液體[omim][bf4]復(fù)合溶劑中的溶解度

溶解摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)算公式：xi＝ng/(ng+nl)；其中xi為co2氣體在溶劑中的摩爾分?jǐn)?shù)；nl為注入反應(yīng)釜內(nèi)中溶劑的物質(zhì)量，mol；ng為溶劑中所含co2物質(zhì)的量，mol。

上述實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明。顯然，本發(fā)明并不局限于所描述的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員還可據(jù)此做出多種變化，但任何與本發(fā)明等同或相類似的變化都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。