一種高效濕法鐵基離子液體脫除硫化氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效濕法鐵基離子液體脫除硫化氫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油化工、天然氣、油田開發(fā)、焦爐煤氣和半水煤氣等工業(yè)氣體中，硫化氫是一種非常有害的雜質(zhì)。它的存在不僅會造成設(shè)備和管路腐蝕，而且會給環(huán)境帶來相當嚴重的危害，屬于必須消除或控制的污染物。
[0003]不同含量的硫化氫可采用不同的工藝過程，當酸氣中硫濃度較高時，應用比較普遍的是醇胺吸收-Claus法脫硫制硫工藝。而當硫化氫濃度較低或硫化氫濃度較高但氣體流量不大的場合，廣泛采用的是濕法氧化還原法脫硫制硫工藝。傳統(tǒng)的濕法氧化還原法脫硫制硫工藝的共同特點是均在水溶液中進行的，尤其是當它在堿性條件下，存在螯合劑價格昂貴，易降解，硫容量高時副反應加劇和產(chǎn)品硫質(zhì)量較差等問題。
[0004]離子液體，又稱為室溫離子液體或室溫熔鹽，是由特定的有機陽離子和有機或無機陰離子組成的在室溫或近室溫下呈液態(tài)的熔鹽體系，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、蒸汽壓極低，不易揮發(fā)、毒性很低、結(jié)構(gòu)可設(shè)計等優(yōu)勢，是一類新型的綠色介質(zhì)。
[0005]鐵基離子液體[bmim]FeCl4是一種Lewis酸催化劑，鐵基離子液體中的鐵離子可以發(fā)揮氧化作用脫除H2S，鐵基離子液體集氧化性、疏水性及穩(wěn)定性好的特點，具有酸性條件下脫硫、脫硫液無流失、以及不產(chǎn)生副鹽的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種添加雜多酸離子液體使鐵基離子液體在酸性條件下脫除H2S更為有利的脫硫液和脫硫方法。
[0007]本發(fā)明高效濕法鐵基離子液體脫除硫化氫的方法，其特征在于:利用含鐵基離子液體和雜多酸離子液體的脫硫液將H2S氧化成單質(zhì)硫；反應過程利用鐵基離子液體吸收并氧化H2S成硫單質(zhì)，在雜多酸離子液體的催化作用下，采用含氧氣體將鐵基離子液體再生；分離產(chǎn)物硫單質(zhì)和水后，將脫硫液循環(huán)再使用。
[0008]所選鐵基離子液體是由氯化鐵絡(luò)合陰離子和烷基咪唑類陽離子組成的。鐵基離子液體由六水合氯化鐵或無水氯化鐵與氯化烷基咪唑充分混合攪拌后制備的。氯化烷基咪唑是指氯化烷基改性的咪唑類衍生物，咪唑包括但不局限于N-甲基咪唑，也可以是N-乙基咪唑和N-丁基咪唑等衍生物，氯化烷基包括但不局限于氯代丁烷，也可以是氯代己烷，氯代辛烷，氯代十二烷等氯代烷基衍生物。
[0009]雜多酸離子液體的作用主要是促進鐵基離子液體的氧化，雜多酸離子液體本身也是具有氧化還原性質(zhì)的。陰離子來源于不同的雜多酸陰離子，即為磷鎢酸陰離子、硅鎢酸陰離子、磷鑰酸陰離子。陽離子選用烷基咪唑類陽離子。
[0010]所述脫硫液直接將H2S氧化成硫單質(zhì)，其中不需要調(diào)節(jié)脫硫液的pH。
[0011]脫硫液的疏水性是指混合離子液體與水自然分相，形成液液兩相體系，水在混合離子液體中不溶解。
[0012]所述脫硫液中雜多酸離子液體和鐵基離子液體的體積比為1/1~1/10。
[0013]所述脫硫劑液適用于天然氣、沼氣或油田伴生氣中硫化氫的脫除，處理氣體中H2S的濃度范圍為0.Γ30% (體積分數(shù))。
[0014]所述方法在常壓下，控制脫硫液再生氧化步驟的溫度為2(T10(TC。
[0015]所述脫硫液再生氧化過程中所使用的含氧氣體，包括空氣、氧氣。
[0016]含有鐵基離子液體和雜多酸離子液體的脫硫液脫除H2S具有以下優(yōu)勢:
1、鐵基離子液體和雜多酸離子液體的Lewis酸性能特點，無需調(diào)劑pH。
[0017]2、溶液中沒有副反應生成，在酸性條件下，產(chǎn)生碳酸鹽和硫代硫酸鹽的反應也是不會發(fā)生的。
[0018]3、利用離子液體的疏水特性，再生過程中生成的水自動與離子液體分離，避免離子液體被稀釋而流失。
[0019]4、在雜多酸離子液體的催化作用下，極大的提高了鐵基離子液體的低溫氧化脫硫率。
[0020]該脫硫液及脫硫方法適用于天然氣、沼氣或油田伴生氣中硫化氫的脫除，處理氣體中H2S的濃度范圍為0.Γ30% (體積分數(shù))。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明加以詳細描述。
[0022]實施例1采用含[bmim]FeCl4和[bmim]3PMo1204。的溶液脫除H2S [bmim]3PMo1204。和[bmim]FeCl4按體積比1/4,配制50mL脫硫離子液體?；旌蠚怏w成分H2S為10% (V)7N2為90% (V)。以30 ml/h流量通入溶液中，5h后硫磺的轉(zhuǎn)化率為98%。接著將之前溶液通入空氣再生lh，加熱溫度為40°C。當在上述相同條件下，再次通入混合氣體，硫磺的轉(zhuǎn)化率為98%。如此循環(huán)4次，溶液的氧化催化性能沒有降低。
[0023]實施例2.采用含[bmim] FeCl4和[bmim] 3PW1204。的溶液脫除H2S
[bmim]3PW1204。和[bmim]FeCl4按體積比1/4,配制50 mL脫硫離子液體?；旌蠚怏w成分H2S為10% (V)，N2為90% (V)。以30 mL/h流量通入溶液中。5h后硫磺的轉(zhuǎn)化率為99%。接著將之前溶液通入空氣再生lh，加熱溫度為40°C。當在上述相同條件下，再次通入混合氣體，硫磺的轉(zhuǎn)化率為98%。如此循環(huán)4次，溶液的氧化催化性能沒有降低。
[0024]對比例I采用含[bmim]FeCl4但不加雜多酸離子液體的溶液脫除H2S
配制[bmim]FeCl4離子液體50 mL。混合氣體成分H2S為10% (V)，N2為90% (V)。以30 mL/h流量通入溶液中。5h后硫磺的轉(zhuǎn)化率為95%。接著將之前溶液通入空氣再生lh，加熱溫度為40°C。當在上述相同條件下，再次通入混合氣體，硫磺的轉(zhuǎn)化率為93%。如此循環(huán)4次，由于每次再生時間不夠，導致溶液的氧化催化性降低到90%。
[0025]對比例2采用含雜多酸離子液體但不加[bmim] FeCl4的溶液脫除H2S
配制[bmim]3PMo1204。離子液體50 mL?；旌蠚怏w成分H2S為10%(V)，N2為90%(V)。以30 mL/h流量通入溶液中。5h后硫磺的轉(zhuǎn)化率為94%。接著將之前溶液通入空氣再生lh，加熱溫度為40°C。當在上述相同條件下，再次通入混合氣體，溶液不再氧KH2S,轉(zhuǎn)化率為O0
【主權(quán)項】
1.一種高效濕法鐵基離子液體脫除硫化氫的方法，其特征在于:利用含鐵基離子液體和雜多酸離子液體的脫硫液將H2S氧化成單質(zhì)硫；反應過程利用鐵基離子液體吸收并氧化H2S成硫單質(zhì)，在雜多酸離子液體的催化作用下，采用含氧氣體將鐵基離子液體再生；分離產(chǎn)物硫單質(zhì)和水后，將脫硫液循環(huán)再使用。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所選鐵基離子液體是由氯化鐵絡(luò)合陰離子和烷基咪唑類陽離子組成的。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所選雜多酸離子液體是具氧化還原性質(zhì)，陰離子來源于不同的雜多酸陰離子，選自磷鎢酸陰離子、硅鎢酸陰離子、磷鑰酸陰離子，陽離子選用烷基咪唑類陽離子。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述脫硫液直接將H2S氧化成硫單質(zhì)，其中不需要調(diào)節(jié)脫硫液的pH。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:脫硫液的疏水性是指混合離子液體與水自然分相，形成液液兩相體系，水在混合離子液體中不溶解。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:脫硫液中雜多酸離子液體和鐵基離子液體的體積比為1/1~1/10。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:該脫硫劑液適用于天然氣、沼氣或油田伴生氣中硫化氫的脫除,處理氣體中H2S的濃度范圍為0.Γ30% (體積分數(shù))。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在常壓下，控制脫硫液再生氧化步驟的溫度為 2(Tl00°C。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:脫硫液再生氧化過程中所使用的含氧氣體，包括空氣、氧氣。
【專利摘要】本發(fā)明屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種高效濕法鐵基離子液體脫除硫化氫的方法。所述的脫硫液主要含有鐵基離子液體和雜多酸離子液體，脫硫液與水不互溶。所述脫硫方法是利用鐵基離子液體吸收并氧化H2S成硫單質(zhì)，在雜多酸離子液體的催化作用下，采用空氣將鐵基離子液體再生。然后將再生后鐵基離子液體和雜多酸離子液體循環(huán)脫除H2S。由于雜多酸離子液體的催化作用，極大的提高了鐵基離子液體的低溫氧化脫硫率。本發(fā)明的脫硫液將硫化氫氧化為硫單質(zhì)，易再生，可循環(huán)使用，脫硫方法具有制備工藝簡單，吸收效率高，無副反應，硫磺易回收等優(yōu)點。
【IPC分類】B01D53/78, B01D53/96, B01D53/52
【公開號】CN105561758
【申請?zhí)枴緾N201410539606
【發(fā)明人】楊建平, 朱燕, 俞健健, 馮亞平
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月14日