CN105561758A - 一种高效湿法铁基离子液体脱除硫化氢的方法 - Google Patents

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杨建平
朱燕
俞健健
冯亚平
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Abstract

本发明属于气体净化技术领域。涉及一种高效湿法铁基离子液体脱除硫化氢的方法。所述的脱硫液主要含有铁基离子液体和杂多酸离子液体,脱硫液与水不互溶。所述脱硫方法是利用铁基离子液体吸收并氧化H2S成硫单质,在杂多酸离子液体的催化作用下,采用空气将铁基离子液体再生。然后将再生后铁基离子液体和杂多酸离子液体循环脱除H2S。由于杂多酸离子液体的催化作用,极大的提高了铁基离子液体的低温氧化脱硫率。本发明的脱硫液将硫化氢氧化为硫单质,易再生,可循环使用,脱硫方法具有制备工艺简单,吸收效率高,无副反应,硫磺易回收等优点。

Description

一种高效湿法铁基离子液体脱除硫化氢的方法
技术领域
[0001] 本发明属于气体净化技术领域,涉及一种高效湿法铁基离子液体脱除硫化氢的方法。
背景技术
[0002] 在石油化工、天然气、油田开发、焦炉煤气和半水煤气等工业气体中,硫化氢是一种非常有害的杂质。它的存在不仅会造成设备和管路腐蚀,而且会给环境带来相当严重的危害,属于必须消除或控制的污染物。
[0003] 不同含量的硫化氢可采用不同的工艺过程,当酸气中硫浓度较高时,应用比较普遍的是醇胺吸收-Claus法脱硫制硫工艺。而当硫化氢浓度较低或硫化氢浓度较高但气体流量不大的场合,广泛采用的是湿法氧化还原法脱硫制硫工艺。传统的湿法氧化还原法脱硫制硫工艺的共同特点是均在水溶液中进行的,尤其是当它在碱性条件下,存在螯合剂价格昂贵,易降解,硫容量高时副反应加剧和产品硫质量较差等问题。
[0004] 离子液体,又称为室温离子液体或室温熔盐,是由特定的有机阳离子和有机或无机阴离子组成的在室温或近室温下呈液态的熔盐体系,具有良好的热稳定性和化学稳定性、蒸汽压极低,不易挥发、毒性很低、结构可设计等优势,是一类新型的绿色介质。
[0005] 铁基离子液体[bmim]FeCl4是一种Lewis酸催化剂,铁基离子液体中的铁离子可以发挥氧化作用脱除H2S,铁基离子液体集氧化性、疏水性及稳定性好的特点,具有酸性条件下脱硫、脱硫液无流失、以及不产生副盐的优点。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于,提供一种添加杂多酸离子液体使铁基离子液体在酸性条件下脱除H2S更为有利的脱硫液和脱硫方法。
[0007] 本发明高效湿法铁基离子液体脱除硫化氢的方法,其特征在于:利用含铁基离子液体和杂多酸离子液体的脱硫液将H2S氧化成单质硫;反应过程利用铁基离子液体吸收并氧化H2S成硫单质,在杂多酸离子液体的催化作用下,采用含氧气体将铁基离子液体再生;分离产物硫单质和水后,将脱硫液循环再使用。
[0008] 所选铁基离子液体是由氯化铁络合阴离子和烷基咪唑类阳离子组成的。铁基离子液体由六水合氯化铁或无水氯化铁与氯化烷基咪唑充分混合搅拌后制备的。氯化烷基咪唑是指氯化烷基改性的咪唑类衍生物,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] 杂多酸离子液体的作用主要是促进铁基离子液体的氧化,杂多酸离子液体本身也是具有氧化还原性质的。阴离子来源于不同的杂多酸阴离子,即为磷钨酸阴离子、硅钨酸阴离子、磷钥酸阴离子。阳离子选用烷基咪唑类阳离子。
[0010] 所述脱硫液直接将H2S氧化成硫单质,其中不需要调节脱硫液的pH。
[0011] 脱硫液的疏水性是指混合离子液体与水自然分相,形成液液两相体系,水在混合离子液体中不溶解。
[0012] 所述脱硫液中杂多酸离子液体和铁基离子液体的体积比为1/1~1/10。
[0013] 所述脱硫剂液适用于天然气、沼气或油田伴生气中硫化氢的脱除,处理气体中H2S的浓度范围为0.Γ30% (体积分数)。
[0014] 所述方法在常压下,控制脱硫液再生氧化步骤的温度为2(T10(TC。
[0015] 所述脱硫液再生氧化过程中所使用的含氧气体,包括空气、氧气。
[0016] 含有铁基离子液体和杂多酸离子液体的脱硫液脱除H2S具有以下优势:
1、铁基离子液体和杂多酸离子液体的Lewis酸性能特点,无需调剂pH。
[0017] 2、溶液中没有副反应生成,在酸性条件下,产生碳酸盐和硫代硫酸盐的反应也是不会发生的。
[0018] 3、利用离子液体的疏水特性,再生过程中生成的水自动与离子液体分离,避免离子液体被稀释而流失。
[0019] 4、在杂多酸离子液体的催化作用下,极大的提高了铁基离子液体的低温氧化脱硫率。
[0020] 该脱硫液及脱硫方法适用于天然气、沼气或油田伴生气中硫化氢的脱除,处理气体中H2S的浓度范围为0.Γ30% (体积分数)。
具体实施方式
[0021] 下面结合实施例对本发明加以详细描述。
[0022] 实施例1采用含[bmim]FeCl4和[bmim]3PMo1204。的溶液脱除H2S [bmim]3PMo1204。和[bmim]FeCl4按体积比1/4,配制50mL脱硫离子液体。混合气体成分H2S为10% (V)7N2为90% (V)。以30 ml/h流量通入溶液中,5h后硫磺的转化率为98%。接着将之前溶液通入空气再生lh,加热温度为40°C。当在上述相同条件下,再次通入混合气体,硫磺的转化率为98%。如此循环4次,溶液的氧化催化性能没有降低。
[0023] 实施例2.采用含[bmim] FeCl4和[bmim] 3PW1204。的溶液脱除H2S
[bmim]3PW1204。和[bmim]FeCl4按体积比1/4,配制50 mL脱硫离子液体。混合气体成分H2S为10% (V),N2为90% (V)。以30 mL/h流量通入溶液中。5h后硫磺的转化率为99%。接着将之前溶液通入空气再生lh,加热温度为40°C。当在上述相同条件下,再次通入混合气体,硫磺的转化率为98%。如此循环4次,溶液的氧化催化性能没有降低。
[0024] 对比例I采用含[bmim]FeCl4但不加杂多酸离子液体的溶液脱除H2S
配制[bmim]FeCl4离子液体50 mL。混合气体成分H2S为10% (V),N2为90% (V)。以30 mL/h流量通入溶液中。5h后硫磺的转化率为95%。接着将之前溶液通入空气再生lh,加热温度为40°C。当在上述相同条件下,再次通入混合气体,硫磺的转化率为93%。如此循环4次,由于每次再生时间不够,导致溶液的氧化催化性降低到90%。
[0025] 对比例2采用含杂多酸离子液体但不加[bmim] FeCl4的溶液脱除H2S
配制[bmim]3PMo1204。离子液体50 mL。混合气体成分H2S为10%(V),N2为90%(V)。以30 mL/h流量通入溶液中。5h后硫磺的转化率为94%。接着将之前溶液通入空气再生lh,加热温度为40°C。当在上述相同条件下,再次通入混合气体,溶液不再氧KH2S,转化率为 O0

Claims (9)

1.一种高效湿法铁基离子液体脱除硫化氢的方法,其特征在于:利用含铁基离子液体和杂多酸离子液体的脱硫液将H2S氧化成单质硫;反应过程利用铁基离子液体吸收并氧化H2S成硫单质,在杂多酸离子液体的催化作用下,采用含氧气体将铁基离子液体再生;分离产物硫单质和水后,将脱硫液循环再使用。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所选铁基离子液体是由氯化铁络合阴离子和烷基咪唑类阳离子组成的。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所选杂多酸离子液体是具氧化还原性质,阴离子来源于不同的杂多酸阴离子,选自磷钨酸阴离子、硅钨酸阴离子、磷钥酸阴离子,阳离子选用烷基咪唑类阳离子。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述脱硫液直接将H2S氧化成硫单质,其中不需要调节脱硫液的pH。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:脱硫液的疏水性是指混合离子液体与水自然分相,形成液液两相体系,水在混合离子液体中不溶解。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:脱硫液中杂多酸离子液体和铁基离子液体的体积比为1/1~1/10。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:该脱硫剂液适用于天然气、沼气或油田伴生气中硫化氢的脱除,处理气体中H2S的浓度范围为0.Γ30% (体积分数)。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于:在常压下,控制脱硫液再生氧化步骤的温度为 2(Tl00°C。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于:脱硫液再生氧化过程中所使用的含氧气体,包括空气、氧气。
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