CN110841614A - 一种硫磺悬浮分离剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫磺悬浮分离剂及其制备方法和应用。本发明中的硫磺悬浮分离剂按照重量份数计，包括非离子型表面活性剂5～10份、非离子型乳化剂2～4份、二氧化硅0.5～2份、增稠剂0.5～2份。本发明的硫磺悬浮分离剂可以直接应用在吸附剂的空气氧化过程中，无需吸附剂达到使用寿命后再取出进行硫磺与羟基氧化铁之间的分离操作，操作十分简便。

Description

一种硫磺悬浮分离剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及硫磺分离领域，具体涉及一种硫磺悬浮分离剂及其制备方法和应用。

背景技术

浆态床法是工业上使用的脱除硫化氢的技术之一。浆态床法采用羟基氧化铁浆液为吸附剂在吸收反应器中吸收硫化氢，生成的巯基硫化铁在再生槽中由空气氧化再生生成羟基氧化铁再回到吸收反应器中循环使用。该技术操作弹性好，操作费用低。但操作过程中还原生成的硫磺容易附着在空气氧化再生生成的吸附剂上，掩盖吸附剂的吸附活性中心，降低吸附剂的吸附效率，并逐渐使吸附剂失效。

现有技术中为了回收再利用吸附剂，通常的做法是：在吸附剂失效后，即在吸附剂达到使用寿命期限后，将其卸载取出，然后再通过脱除硫磺的处理方法脱除再生生成羟基氧化铁上的硫磺，最后分离其中的硫磺并回收脱硫后的羟基氧化铁即可。现有技术中，脱除硫磺的处理方法有很多，但都是需要将吸附剂从再生槽中卸载下来，为了使吸附剂得到最大化的利用，一般是在吸附剂达到使用寿命以后再进行拆卸操作，最后再将拆卸后的吸附剂进行脱硫操作，如CN108298592中，需要先取出含硫羟基氧化铁，然后将含硫羟基氧化铁先进行除水操作，然后再与溶剂混合，通过萃取、固液分离后才能得到去除硫磺的羟基氧化铁。

因此，现有技术中羟基氧化铁上硫磺的分离基本都是在吸附剂达到寿命期限后才进行处理，且都需要从再生槽中卸载下来，并且脱硫的分离处理方法十分繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有技术中的吸附剂基本都是在其达到寿命期限后再拆卸出来进行脱硫处理，且脱硫的分离处理方法相对繁琐；提供可在寿期内也可以简单的去除吸附剂上吸附的硫磺的一种硫磺悬浮分离剂，并公开了该硫磺悬浮分离剂的应用。

一种硫磺悬浮分离剂，按照重量份数计，原料包括：

非离子型表面活性剂5～10份；

非离子型乳化剂2～4份；

二氧化硅0.5～2份；

增稠剂0.5～2份。

所述非离子型表面活性剂为全氟硅油、甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基三氟丙基硅油和氟醚改性硅油中的至少两种。

所述非离子型乳化剂为司潘60、司潘80、吐温60和吐温80中的至少两种。

所述二氧化硅为纳米级二氧化硅。

所述增稠剂为瓜尔胶、田菁胶及其衍生物、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。

本发明的一种硫磺悬浮分离剂，原料还包括83～92份的去离子水。

一种硫磺悬浮分离剂的制备工艺，包括：

将增稠剂与水混合均匀得到增稠剂水溶液，将非离子型乳化剂与水混合均匀得到乳化剂溶液；

在35～55℃的搅拌条件下将非离子型表面活性剂、二氧化硅缓慢加入所述乳化剂溶液中，升温加速搅拌混合均匀制成均匀混合液，再加入增稠剂水溶液，继续搅拌混合后冷却至室温得到成品。

所述升温加速搅拌混合均匀时的温度为60～80℃，继续搅拌混合的时间为1～3h。

本发明还公开了一种硫磺悬浮分离剂的应用。具体为所述硫磺悬浮分离剂在脱硫吸附剂再生过程中的应用。

更为具体的为所述硫磺悬浮分离剂添加到浆态床的再生槽中实现硫磺分离的应用。

所述再生槽下部的液体通过泵返回到浆态床的吸收反应器中。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.由于羟基硫化铁倾向于亲水性，其粉末接触角20～30度，硫磺倾向于疏水性，其粉末接触角80～90度，因此，本发明利用硫磺与羟基硫化铁之间存在的亲水和疏水性的差异，加入调节润湿性的硫磺悬浮分离剂，该硫磺悬浮分离剂包括非离子型表面活性剂5～10份、非离子型乳化剂2～4份、二氧化硅0.5～2份、增稠剂0.5～2份，通过各组分的复配，可以使硫磺悬浮分离富集到液面上部，形成具有一定结构强度的硫磺浮沫层，而吸附剂则沉降在液体的中下部，进而达到吸附剂与硫磺分离的目的，分离时只需将硫磺浮沫层浮选出来即可，并且，本发明的硫磺悬浮分离剂可以直接应用在吸附剂的空气氧化过程中，无需吸附剂达到使用寿命后再取出进行硫磺与羟基氧化铁之间的分离操作，操作十分简便。同时，由于亲水的细小粒径粉末状羟基硫化铁吸附或者原位反应生成在细小颗粒的疏水性硫磺后，具备了亲水和疏水两个基团，起到类似表面活性剂的作用，容易引起泡沫问题；本发明通过硫磺悬浮分离剂的添加，因此可以有效将亲水和疏水两个基团分离开来，进而解决了具有两个基团而导致的泡沫问题。并且，本发明中的硫磺悬浮分离剂经过检测并不会降低吸附剂的脱硫效率，而且该硫磺悬浮分离剂成本低廉，无显著的不利环境影响。

2.本发明中该硫磺悬浮分离剂可以直接应用在浆态床中，无需将再生的含硫羟基氧化铁拆卸出来进行分离处理，也无需在吸附剂达到使用寿命后再取出进行分离操作。具体的，本发明的硫磺悬浮分离剂使用时，可以直接将其放置到浆态床的再生槽中，由于其能够将硫磺悬浮集到液面上部形成一定结构强度的硫磺浮沫层，因此，可以在吸附剂再生的过程中即可达到浮选出部分硫磺的作用；由于液体中吸附剂表面裹带的硫磺量大大减少，因此可以释放出部分被覆盖的活性中心，从而提高了硫化氢的吸收效率；并且，由于待再生的吸附剂减少了表面硫磺吸附层，其再生效果得到提高，从而一定程度提高再生的吸附剂吸附硫化氢的作用；由于硫磺集中在再生槽上部，因此，只需直接将再生槽中下部的液体返回到浆态床的吸收反应器中即可，实现循环利用的目的。同时，由于返回到浆态床的吸收反应器中的液体中减少了夹带硫磺固体的循环量，从而节省泵力，还减小了对相关部件的磨损，延长使用寿命。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

一种硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将20g羧甲基纤维素钠和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将20g司潘60、20g吐温60及590g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将80g全氟硅油、20g氟醚改性硅油、20g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

实施例2

本实施例提供了一种复配硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将20g瓜尔胶和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将20g司潘80、20g吐温80及640g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将30g三氟丙基硅油、10g氟醚改性硅油、10g氟醚改性硅油、20g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

实施例3

本实施例提供了一种复配硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将20g田菁胶和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将5g司潘60、5g吐温60、5g司潘80、5g吐温80及640g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将20g全氟硅油、10g三氟丙基硅油、10g甲基苯基硅油、20g氟醚改性硅油、10g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

实施例4

本实施例提供了一种复配硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将10g羧甲基纤维素钠和10g田菁胶和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将5g司潘60、5g吐温60、5g司潘80、5g吐温80及640g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将10g全氟硅油、10g三氟丙基硅油、10g乙基硅油、20g甲基苯基硅油、20g氟醚改性硅油、20g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

实施例5

本实施例提供了一种复配硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将10g瓜尔胶和10g田菁胶和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将10g司潘60、10g吐温60及630g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将30g甲基苯基硅油、30g三氟丙基硅油、20g氟醚改性硅油、20g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

实施例6

本实施例提供了一种复配硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将20g瓜尔胶和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将20g司潘80、20g吐温80及610g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将10g三氟丙基硅油、10g氟醚改性硅油、60g氟醚改性硅油、20g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

对比例1

本实施例提供了一种复配硫磺悬浮分离剂，其制备方法包括如下步骤：将20g羧甲基纤维素钠和230g去离子水混合均匀，得到增稠剂水溶液；将20g司潘60、20g吐温60及660g去离子水混合，得到乳化剂溶液；45℃搅拌下，将10g全氟硅油、20g氟醚改性硅油、20g纳米二氧化硅缓慢加入前述的乳化剂溶液中，70℃下高速搅拌至得到均匀混合液，再将增稠剂水溶液加入到混合液中，继续保持搅拌2h，停止搅拌，冷却至室温，得到所述悬浮分离剂。

实验方法

将本发明实施例1-6及对比例1的悬浮分离剂用自来水配制成质量含量为5％的悬浮分离剂溶液后分别进行性能测试。测试方法具体如下：

润湿性实验：分别取羟基氧化铁2g和升华硫2g放进小烧杯中，加入质量百分含量为5％的悬浮分离剂溶液1mL，蒸馏水19mL，用玻璃棒反复搅拌，观察悬浮分离剂溶液对吸附剂和升华硫的润湿情况；

硫化氢吸附测试：取某厂现新鲜脱硫剂10g配制成浆液100mL，在模拟装置上考察该浆液吸附1％H₂S+99％N₂混合气体中的H₂S。加入质量百分含量为5％的复配悬浮分离剂溶1mL，对比考察悬浮分离剂溶液对吸附硫化氢的影响，根据检测结果计算脱硫剂对H₂S气体的吸收率。

再生和悬浮分离硫磺实验：吸附H₂S之后，以1L/min速度通入空气，对吸附了H₂S的吸附剂进行再生，测量吸收剂的再生速度以及硫磺的悬浮情况。测试结果见下表1。

表1

由表1的数据对比可知，本申请的复配悬浮分离剂调节了硫磺的润湿性，使再生产生的硫磺通过悬浮的方式与再生剂分离，同时较好的控制了泡沫层的高度，使产生的泡沫快速破灭。此外，本申请复配悬浮分离剂的加入还能促进吸附剂的再生速度，一定程度上，本申请复配悬浮分离剂的加入也提高了脱硫剂上硫化氢的吸附量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种硫磺悬浮分离剂，其特征在于，按照重量份数计，原料包括：

非离子型表面活性剂5～10份；

非离子型乳化剂2～4份；

二氧化硅0.5～2份；

增稠剂0.5～2份。

2.根据权利要求1所述的一种硫磺悬浮分离剂，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为全氟硅油、甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基三氟丙基硅油和氟醚改性硅油中的至少两种。

3.根据权利要求1或2所述的一种硫磺悬浮分离剂，其特征在于，所述非离子型乳化剂为司潘60、司潘80、吐温60和吐温80中的至少两种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种硫磺悬浮分离剂，其特征在于，所述二氧化硅为纳米级二氧化硅。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种硫磺悬浮分离剂，其特征在于，所述增稠剂为瓜尔胶、田菁胶及其衍生物、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种硫磺悬浮分离剂，其特征在于，还包括83～92份的去离子水。

7.一种硫磺悬浮分离剂的制备工艺，其特征在于，包括：

将增稠剂与水混合均匀得到增稠剂水溶液，将非离子型乳化剂与水混合均匀得到乳化剂溶液；

在35～55℃的搅拌条件下将非离子型表面活性剂、二氧化硅缓慢加入所述乳化剂溶液中，升温加速搅拌混合均匀制成均匀混合液，再加入增稠剂水溶液，继续搅拌混合后冷却至室温得到成品。

8.根据权利要求7所述的一种硫磺悬浮分离剂的制备工艺，其特征在于，所述升温加速搅拌混合均匀时的温度为60～80℃，继续搅拌混合的时间为1～3h。

9.如权利要求1-6任一项所述的一种硫磺悬浮分离剂或权利要求7或8所述的制备工艺制备得到的一种硫磺悬浮分离剂的应用。

10.根据权利要求9所述的一种应用，其特征在于，所述硫磺悬浮分离剂在脱硫吸附剂再生过程中的应用。

11.根据权利要求9所述的一种应用，其特征在于，所述硫磺悬浮分离剂添加到浆态床的再生槽中实现硫磺分离的应用。