一种用于脱除H2S的脱硫剂及脱除H2S的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于脱除H2S的脱硫剂及脱除H2S的方法，该脱硫剂包含铁基离子液体、溶剂和氯化锌，其中所用溶剂为非质子型有机溶剂，可促进酸性H2S气体在脱硫剂中的溶解和扩散，使铁基离子液体将H2S气体直接氧化为硫磺单质，从而在较低的温度下快速生成硫磺单质，该脱硫剂还可通过加入氧化剂进行再生循环使用，绿色环保，价格低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水相脱硫领域，特别涉及一种铁基离子液体脱硫剂及使用该脱硫剂脱除H2S的方法。
技术介绍
目前，H2S的脱除工艺主要有干法脱硫和湿法脱硫两种，其中以湿法脱硫法中的湿法氧化法应用最为广泛，然而，以水相为脱硫液的湿法脱硫法存在工艺复杂、反应生成的水会稀释脱硫液以及排放高盐难处理废水等问题，同时，碱性的脱硫液对反应釜具有腐蚀作用，并可能由于其挥发性对大气造成二次污染。现有技术中，为了脱除H2S，使用非水相离子液体作为脱硫剂，其可将H2S氧化为硫磺单质，再通过分离可以制得副产物硫磺单质。如中国专利CN102559292A中公开了一种中高温湿法氧化硫化氢的脱硫方法，该方法所需脱硫温度在70～240℃范围内，温度高，消耗能量大。又如中国专利CN102020248B，公开了一种非水相湿法氧化硫化氢的方法，该方法在不断流动更新铁基离子液体的条件下可保持4小时内脱硫率为90％。上述两种方法均单纯采用铁基离子作为H2S脱硫剂，而H2S与铁基离子液体均呈酸性，因此，不利于H2S在铁离子液体作为脱硫液中的吸收和扩散，从而严重影响了脱硫效率和处理能力。因此，亟待开发一种脱硫效率高、操作简便的脱硫方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：通过在铁基离子液体中添加非质子型有机溶剂，所形成的脱硫剂可以降低铁基离子液体的黏度，增加H2S在脱硫剂中的溶解度，促进H2S在脱硫剂中的吸收和扩散，提高脱硫效率及脱硫剂的使用效率，从而完成了本专利技术。因此，本专利技术的目的之一在于提供一种用于脱除H2S的脱硫剂，其特征在于，该脱硫剂包含以下重量份的成分：溶剂5～100份，铁基离子液体100份；优选为，溶剂5～100份，氯化锌0.5～10份，铁基离子液体100份。本专利技术另一目的在于提供一种脱除H2S的方法，该方法包括以下步骤：(1)配制如上所述的脱硫剂；(2)向步骤1中制得的脱硫剂中通入含H2S的气体，进行氧化反应。以上脱除H2S的方法，任选地，包括以下步骤：(3)向步骤2中氧化反应结束后的体系中加入氧化剂，并将氧化后的体系循环至步骤1。附图说明图1示出实施例1中吸收塔的塔后气中硫含量-时间图；图2示出实施例2中吸收塔的塔后气中硫含量-时间图；图3示出实施例3中吸收塔的塔后气中硫含量-时间图；图4示出实施例5中吸收塔的塔后气中硫含量-时间图；图5示出对比例1中吸收塔的塔后气中硫含量-时间图。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下具体说明本专利技术：根据本专利技术的第一方面，提供一种用于脱除H2S的脱硫剂，其特征在于，该脱硫剂包含以下重量份的成分：溶剂5～100份，铁基离子液体100份。优选为，溶剂5～100份，氯化锌0.5～10份，铁基离子液体100份。本专利技术所述溶剂选择非质子型有机溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)和聚乙二醇二甲醚(NHD)。本专利技术之所以选择非质子型有机溶剂与铁基离子液体进行组合，一方面，本专利技术所选用的非质子型有机溶剂可使铁基离子液体中的Fe3+发生溶剂化，而不引起ζ电位的变化，从而促进铁基离子液体对硫元素的氧化；另一方面，铁基离子液体和硫化氢气体均为酸性物质，因此，单纯铁基离子液体对硫化氢气体的吸收有限，脱硫效果有限，在脱硫过程中需要不断补充更新铁基离子液体，而非质子型有机溶剂呈现的吸收溶解H2S的特性可以使脱硫剂吸收溶解更多的酸性硫化氢气体，从而使铁基离子液体氧化更多的硫化氢气体，也可以使铁基离子液体对硫化氢的氧化更为充分。因此，本专利技术选择上述非质子型有机溶剂，优选为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)。此外，本专利技术选择的非质子型有机溶剂还可降低铁基离子液体的粘度及传热系数，使硫化氢气体更容易在被氧化为硫单质后从脱硫剂中析出，从而提高晶体生成速度，缩短析出时间。在本专利技术提供的脱硫剂中，所使用的铁基离子液体为酸性，为使Fe3+稳定存在，脱硫剂也为酸性体系，当溶剂与铁基离子液体的重量比大于100:100时，破坏脱硫剂的酸性，导致脱硫剂发生变性，同时，溶剂浓度过大，可能破坏脱硫剂的疏水性，使得脱硫剂可以与水混溶，从而限制了使用脱硫剂的温度范围；而当溶剂与铁基离子液体的体积比小于5:100时，脱硫剂中溶剂含量过低，其对脱硫剂吸收、氧化硫化氢的作用不明显，因此，本专利技术选择溶剂与铁基离子液体的重量比为(5～100):100，优选(5～50):100，最优选20:100。氯化锌是一种路易斯酸，其可以接受外来电子对，在本发明提供的脱硫剂中，氯化锌可以接受由硫化氢中-2价的硫元素转移出来的电子对，从而协助铁基离子液体对硫化氢的氧化脱除，提高脱硫剂的脱硫率，同时，氯化锌可先与硫化氢反应生成硫化锌，脱硫剂中的Fe3+再与硫化锌发生氧化还原反应，生成氯化锌和Fe2+离子，从而加速硫化氢的吸收，然而，当氯化锌与铁基离子液体的重量比大于10:100时，氯化锌用量过大，在脱硫过程中会形成大量不溶性硫化亚铁沉淀，这种沉淀一方面会导致所需要的活性成分Fe3+含量降低，从而影响脱硫剂的后续使用，另一方面会破坏脱硫体系的稳定性，影响脱硫效果。当氯化锌的用量与铁基离子液体的重量比小于0.5:100时，氯化锌用量过小，其对脱硫剂的脱硫速率贡献不明显，因此，本发明选择氯化锌与溶剂的重量比为(0.5～10):100，优选为(1～8):100，如5:100。本专利技术提供的脱硫剂中使用的铁基离子液体是一种离子液体与氯化铁或六水合氯化铁形成的复合物，所述离子液体为咪唑类离子液体，其结构式如下式I所示，其中，R1和R2可为相同的取代基，也可以为不同的取代基，其中R1和/或R2为烷基，优选为C1～C12的烷基，更优选为C1～C8的烷基，如甲基和丁基。本专利技术采用上述具有疏水基团的离子液体，可以增加其与非质子型有机溶剂的互溶性，使脱硫剂均一稳定，同时能够提高脱硫剂对硫化氢气体的脱除速度。此外，本专利技术将Fe3+通过复合反应溶于咪唑类离子液体中，形成铁基离子液体，由于Fe3+具有强氧化性，因此，其在脱硫剂中可与离子液体协同作用，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于脱除H2S的脱硫剂，其特征在于，该脱硫剂包含以下重量份的成分：溶剂          5～100份，铁基离子液体  100份。

【技术特征摘要】
1.一种用于脱除H2S的脱硫剂，其特征在于，该脱硫剂包
含以下重量份的成分：
溶剂5～100份，
铁基离子液体100份。
2.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，该脱硫剂
包含以下重量份的成分：
溶剂5～100份，
氯化锌0.5～10份，
铁基离子液体100份。
3.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述溶剂
为非质子型有机溶剂，优选选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡
咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、聚乙二醇二甲醚和磷酸三丁
酯，更优选为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。
4.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述铁基
离子液体为化合物(a)与FeCl3或FeCl3·6H2O形成的复合物，
其中，
化合物(a)与FeCl3或FeCl3·6H2O的摩尔比为1：(0.5～3)，
化合物(a)如下式I所示，
其中，R1和/或R2为烷基，优选为C1～C12的烷基，更优选为
C1～C8的烷基，如甲基和丁基。
5.根据权利要求1所述的脱硫剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余江，杜君，高尚，胡锦超，郭智慧，吴志华，潘兴鹏，王恺莹，刘添添，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11