本發(fā)明涉及一種可再生混合吸收劑吸收硫化氫的工藝方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種采用堿性功能化離子液體與溶劑按照不同比例配制成的混合物為吸收劑，在-40～80℃、硫化氫分壓0.001～200kpa下，吸收天然氣或合成氣中的硫化氫氣體，并用水蒸汽汽提、閃蒸或空氣氧化的方法在60～160℃、1～100kpa下實(shí)現(xiàn)吸收劑再生的工藝方法。

背景技術(shù)：

合成氣和天然氣在我國(guó)生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，是我國(guó)重要的化學(xué)品和燃料來(lái)源。然而，合成氣和天然氣中都含有一定濃度的硫化氫。硫化氫不僅會(huì)使催化劑中毒，而且其燃燒會(huì)生成二氧化硫造成酸雨，產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。另一方面，硫化氫是一種重要的化工資源，可用于制備硫磺。隨著我國(guó)化工行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)硫磺的市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng)。然而，我國(guó)硫磺行業(yè)面臨產(chǎn)不足需的局面，需要從國(guó)外進(jìn)口大量的硫磺來(lái)滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。如果將合成氣或天然氣中的硫化氫資源化利用，將從一定程度上緩解對(duì)國(guó)外硫磺的依賴。因此，對(duì)于合成氣或天然氣中硫化氫的捕集以及資源化利用具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

目前，合成氣或天然氣脫硫技術(shù)主要有化學(xué)吸收法、物理吸收法等，這些技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用，但也存在一系列問(wèn)題。例如，化學(xué)吸收法中醇胺水溶液法在處理硫化氫方面應(yīng)用廣泛，但是， 對(duì)硫化氫的吸收容量較小，并且由于有機(jī)胺的易揮發(fā)性，容易造成了有機(jī)胺蒸汽進(jìn)入氣相，使吸收劑損失。

近年來(lái)，離子液體由于具備蒸汽壓低，熱穩(wěn)定性好、氣體吸收量大、可以再生等優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。但是，常規(guī)離子液體與硫化氫之間僅存在物理作用，因此對(duì)硫化氫的吸收量低，當(dāng)氣體中的硫化氫分壓極低時(shí)，常規(guī)離子液體對(duì)硫化氫幾乎沒有吸收量；而功能化離子液體與硫化氫之間存在化學(xué)作用，對(duì)酸性氣體吸收量較大，但是吸收過(guò)程中離子液體的黏度增加明顯。因此，離子液體難以在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。

本工藝方法利用堿性功能化離子液體與溶劑配制的混合吸收劑吸收硫化氫。該吸收劑由于堿性功能化離子液體的存在，可以通過(guò)化學(xué)作用吸收硫化氫，吸收量大，即使對(duì)于極低的硫化氫分壓，仍能有較高的吸收量；溶劑的存在不僅能有效降低硫化氫吸收過(guò)程中的黏度，提高傳質(zhì)性能，而且通過(guò)功能化離子液體與溶劑之間的氫鍵作用可以增加功能化離子液體上氨基的堿性，從而大大促進(jìn)堿性功能化離子液體的吸收量。與傳統(tǒng)化學(xué)吸收法、物理吸收法等相比，本方法具有諸多優(yōu)勢(shì)，例如吸收劑對(duì)硫化氫吸收量大；吸收劑損失量極小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提高吸收劑對(duì)硫化氫的吸收容量，解決吸收劑損失的難題。用堿性功能化離子液體混合吸收劑吸收硫化氫，不僅可以高效的吸收硫化氫，并且吸收劑可以再生，實(shí)現(xiàn)硫化氫的資源化利用。

本發(fā)明的目的是采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種利用離子液體混合吸收劑吸收硫化氫的工藝方法，該工藝方法包括利用堿性功能化離子液體與溶劑按照一定比例配制成的混合吸收劑，在一定溫度和硫化氫分壓下，吸收天然氣或合成氣中的硫化氫氣體，并用水蒸汽汽提法、閃蒸法或空氣氧化法在一定溫度和壓力下實(shí)現(xiàn)吸收劑再生的步驟。

上述方法中，所述的離子液體混合吸收劑中堿性功能化離子液體包括季銨基氨基酸鹽、季膦基氨基酸鹽、咪唑基氨基酸鹽、多元胺羧酸鹽、季銨基咪唑鹽、季膦基咪唑鹽。

上述方法中，所述的溶劑包括乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、二甘醇或者水的一種或者多種。

上述方法中，所述的離子液體混合吸收劑中堿性功能化離子液體和溶劑的質(zhì)量比例為1:0.05～1:10。

上述方法中，所述的離子液體混合吸收劑吸收硫化氫的溫度為-40～80℃。

上述方法中，所述的離子液體混合吸收劑吸收硫化氫的硫化氫分壓為0.001～200kpa。

上述方法中，所述的離子液體再生方法包括水蒸汽汽提法、閃蒸法以及空氣氧化法。

上述方法中，所述的離子液體再生溫度為60～160℃。

上述方法中，所述的離子液體再生壓力為1～100kpa。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的離子液體混合吸收劑吸收硫化氫以及吸收劑再生的方法做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

稱取1g四乙基胺l-丙氨酸鹽置于試管中，然后加入等質(zhì)量的乙二醇，混合均勻即可得到濃度為50wt％的四乙基胺l-丙氨酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為5kpa的合成氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為2.12molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至100℃，常壓下采用閃蒸法進(jìn)行解吸，6小時(shí)后，解吸效率達(dá)96％。解吸后的吸收劑在原有條件下，仍能達(dá)到2.12molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

對(duì)比實(shí)施例2

稱取1g甲基二乙醇胺置于試管中，然后加入1g的水?；旌暇鶆蚣纯傻玫綕舛葹?0wt％的甲基二乙醇胺水溶液。將硫化氫分壓為8.7kpa的合成氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為1.13molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至100℃，100kpa下采用水蒸汽汽提法解吸，0.5小時(shí)后，解吸效率達(dá)98％。解吸后的吸收劑仍能達(dá)到1.13molh2s/kg吸收劑的吸收容量。但是，相比實(shí)施例1，該傳統(tǒng)化學(xué)吸收劑吸收容量較小。

對(duì)比實(shí)施例3

稱取1g丁基三乙基胺咪唑-1-乙酸鹽置于試管中。將硫化氫分壓 為10kpa的天然氣通入上述吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為0.57molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至160℃，1kpa下采用閃蒸法進(jìn)行氣體解吸，0.5小時(shí)后，解吸效率達(dá)99％。解吸后的吸收劑仍能達(dá)到0.57molh2s/kg吸收劑的吸收容量。但是，相比實(shí)施例1，單純功能化離子液體對(duì)硫化氫的吸收容量較小。

實(shí)施例4

稱取1g四乙基胺β-丙氨酸鹽置于試管中，然后加入等質(zhì)量的乙二醇?；旌暇鶆蚣纯傻玫綕舛葹?0wt％的四乙基胺β-丙氨酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為5kpa的合成氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為2.06molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至80℃，100kpa下采用閃蒸法進(jìn)行氣體解吸，6小時(shí)后，解吸效率達(dá)90％。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到2.06molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

實(shí)施例5

稱取1g四乙基胺l-丙氨酸鹽置于試管中，然后加入9g乙二醇，混合均勻即可得到濃度為10wt％的四乙基胺l-丙氨酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為5kpa的天然氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為0.58molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至100℃，1kpa下通過(guò)閃蒸法進(jìn)行氣體解吸，3小時(shí)后，解吸效率達(dá)98％。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到0.58molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

實(shí)施例6

稱取1g四乙基胺l-丙氨酸鹽置于試管中，然后加入1g乙二醇，混合均勻即可得到濃度為50wt％的四乙基胺l-丙氨酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為5kpa的天然氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為50℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為2.07molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至60℃，常壓下通入空氣進(jìn)行解吸，3小時(shí)后，解吸效率達(dá)100％，得到固體硫單質(zhì)。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到2.07molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

實(shí)施例7

稱取1g四乙基胺甘氨酸鹽置于試管中，然后加入1g乙二醇，混合均勻即可得到濃度為50wt％的四乙基胺甘氨酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為5kpa的天然氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為2.36molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至100℃，常壓下通入水蒸汽汽提解吸，0.5小時(shí)后，解吸效率達(dá)100％。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到2.36molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

實(shí)施例8

稱取1g四乙基胺l-丙氨酸鹽置于試管中，然后加入1g乙二醇，混合均勻即可得到濃度為50wt％的四乙基胺l-丙氨酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為0.5kpa的天然氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為1.25molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至60℃，常壓下通入空氣進(jìn)行 解吸，2小時(shí)后，解吸效率達(dá)100％，得到固體硫單質(zhì)。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到1.25molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

實(shí)施例9

稱取1g四丁基膦甲基咪唑鹽置于試管中，然后加入0.01g乙二醇，混合均勻即可得到四丁基膦甲基咪唑鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為200kpa的天然氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為-40℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為8.48molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至80℃，常壓下通入空氣進(jìn)行解吸，4小時(shí)后，解吸效率達(dá)100％，得到固體硫單質(zhì)。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到8.48molh2s/kg吸收劑的吸收容量。

實(shí)施例10

稱取1g三乙烯四胺二乳酸鹽置于試管中，然后加入10g乙二醇，混合均勻即可得到三乙烯四胺二乳酸鹽離子液體混合吸收劑。將硫化氫分壓為0.001kpa的天然氣通入上述混合吸收劑中，吸收溫度為80℃。吸收飽和后，吸收劑中硫化氫的吸收容量為0.28molh2s/kg吸收劑。將上述富液加熱至160℃，1kpa下采用閃蒸法進(jìn)行解吸，0.5小時(shí)后，解吸效率達(dá)99％。解吸后的吸收劑同樣條件下仍能達(dá)到0.28molh2s/kg吸收劑的吸收容量。