一种N系脱硫液、制备方法及脱硫方法与流程

一种n系脱硫液、制备方法及脱硫方法
技术领域
1.本发明属于含硫气体脱硫处理技术领域，具体涉及一种n系脱硫液、制备方法及脱硫方法。


背景技术：

2.将含硫气体中h2s脱除到规定范围以内是安全生产和环境保护的需求。h2s脱除工艺主要有干法脱硫和湿法脱硫两种，其中基于氧化反应的湿法脱硫的应用更为广泛。近年来，以铁基离子液体为基础的脱硫剂得到大量研究，显示出良好的应用潜力。为提高铁基离子液体的脱硫效果，专利文献cn109078490a公开了一种提升铁基离子液体脱硫效果的方法，其向铁基离子液体中依次加入碱性有机溶剂和水，形成脱硫液，再将h2s气体通入该脱硫液进行脱硫。专利文献cn105080316a公开了一种用于脱除h2s的脱硫剂，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。这类脱硫剂都利用了铁基离子液体的脱硫潜力，并通过添加辅助化合物以进一步提升脱硫效果。然而，铁基离子液体的制备需要使用咪唑类有机溶剂，导致成本提高。考虑到这类脱硫剂中发挥氧化脱硫作用的仍然是fe
3
，本发明的发明人从增强fe
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的脱硫活性角度出发，开发基于无机盐化合物的脱硫剂。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种n系脱硫液、制备方法及脱硫方法。
4.其技术方案如下：
5.一种n系脱硫液，其关键在于由三价铁盐和金属m的盐溶解于极性有机溶剂中反应生成配位化合物而形成；
6.所述金属m为锰(mn)、锌(zn)、镁(mg)、铜(cu)、镍(ni)、锑(sb)、铈(ce)、锡(sn)、镉(cd)中的一种或两种以上的组合；；
7.所述极性有机溶剂选自磷酸三丁酯、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚(nhd)、n
‑
甲酰基吗啉(nmf)、n
‑
甲基吡咯烷酮(nmp)和环丁砜(sf)中的一种。
8.作为优选，上述极性有机溶剂与三价铁盐、金属m的盐的质量比为1:0.0125～0.025:0.0125～0.1。
9.作为优选，上述三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、高铁酸盐、硝酸铁、柠檬酸铁中的一种。
10.作为优选，上述三价铁盐为氯化铁。
11.作为优选，上述金属m的盐为盐酸盐，选自mncl2、zncl2、mgcl2、cucl2、nicl2、sbcl3、cecl3、sncl4、cdcl2中的一种或几种。
12.本发明的目的之二在于提供一种n系脱硫液的制备方法。其技术方案为：
13.一种如上所述的n系脱硫液的制备方法，其关键在于按以下过程进行：先称取一定
质量的极性有机溶剂，再按照配比向该极性有机溶剂中加入三价铁盐并使之充分溶解，形成基础脱硫液；再按照配比，向该基础脱硫液中加入金属m的盐酸盐并使之充分溶解反应，即制备成所述n系脱硫液。
14.本发明的目的之三在于提供一种脱硫方法。其技术方案为：
15.一种脱硫方法，其关键在于，将含硫天然气通入如前所述的任意一种n系脱硫液中，脱硫后分离脱硫产物，再通入氧气或空气以使所述n系脱硫液再生。
附图说明
16.图1为脱硫装置的结构示意图；
17.图2为对照例基础脱硫液的脱硫尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线；
18.图3为本发明的n系脱硫液的脱硫尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线；
19.图4为本发明的n系脱硫液循环再生后的脱硫尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线；
20.图5为本发明的n系脱硫液在脱硫前和脱硫后的ftir图谱；
21.图6为本发明的n系脱硫液脱硫产物分离干燥后的xrd图谱。
具体实施方式
22.以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
23.(一)n系脱硫液的制备
24.先称取一定质量的极性有机溶剂，再按照配比向该极性有机溶剂中加入三价铁盐并使之充分溶解，形成基础脱硫液；再按照配比，向该基础脱硫液中加入金属m的盐并使之充分溶解，三价铁盐与金属m的盐反应生成配位化合物，即制备成所述n系脱硫液。三价铁盐选自氯化铁、硫酸铁、高铁酸盐如高铁酸钠或高铁酸钾、硝酸铁、柠檬酸铁中的一种。金属m的盐为盐酸盐，选自mncl2、zncl2、mgcl2、cucl2、nicl2、sbcl3、cecl3、sncl4、cdcl2中的一种或几种。
25.为与n系脱硫液进行对比，对照组分别将三价铁盐溶解于极性有机溶剂中，形成不添加金属m的盐的基础脱硫液。
26.表1列出了采用不同配比的极性有机溶剂和金属盐制备n系脱硫液时各组分用量。
27.表1不同脱硫液的组分配比
28.[0029][0030]
(二)脱硫效果检测
[0031]
(1)试验装置
[0032]
实验室搭建小型静态脱硫装置，脱硫装置由供气模块、脱硫模块和尾气吸收模块三部分组成。如图1所示，脱硫模块包括恒温水浴锅4，该恒温水浴锅4内设有脱硫鼓泡管3，该脱硫鼓泡管3内盛装有脱硫液6，该脱硫鼓泡管3下部伸入恒温水浴锅4水浴中。脱硫鼓泡管3的进气口连接供气模块，该供气模块包括盛装有h2s体积浓度为5％的含硫气体的气瓶1，气瓶1的出气阀通过供气管连接脱硫鼓泡管3的进气口，供气管上设有流量计2；脱硫鼓泡管3的出气口通过出气管连接尾气吸收模块，该尾气吸收模块包括吸收槽8，该吸收槽8内盛装饱和naoh吸收液，出气管末端伸入饱和naoh吸收液的液面以下，出气管上设置有h2s检测仪7。脱硫生成的硫磺沉淀5位于脱硫液6底部。
[0033]
(2)脱硫实验
[0034]
分别称取脱硫液40ml加入到两个脱硫装置的脱硫鼓泡管3内，在313.15k温度下含硫气体流速为30ml/min，检测脱硫效果。每组实验所用脱硫液进行脱硫实验3～4次，确保实验数据的稳定性，其中脱硫液脱硫后使用氧气再生40min以上，确保脱硫后溶液的充分再生。记录不同脱硫时间点的尾气中h2s浓度，绘制尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线。实验研究发现，本发明的各个实施例的脱硫液效果远优于对照例子。
[0035]
以实施例1和对照例1的脱硫液为例，其尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线分别如图2和图3所示。
[0036]
如图2，基础脱硫液(对照例1)的脱硫效果并不理想，随着脱硫时间的延长，4分钟后，尾气浓度递增明显。
[0037]
如图3，n系脱硫液(实施例1)的脱硫效果较对照例1有显著提升，在通气后的
300min内，尾气h2s浓度保持在6mg/m3以下，完全符合国家天然气一类气标准(gb17820
‑
2018)。根据尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线，计算得到的硫容量达到了20g/l。
[0038]
实施例1的脱硫液与对照例1的脱硫液成分差别在于含有mncl2，表明脱硫液中这一金属盐成分的存在，大大增强了基础脱硫液的脱硫效果。
[0039]
(3)n系脱硫液稳定性
[0040]
将实施例1的脱硫液脱硫之后充分再生，再次进行脱硫实验，反复进行三次，并记录每次脱硫的尾气h2s浓度
‑
脱硫时间曲线。对脱硫前和脱硫后的脱硫液进行傅立叶红外光谱分析(ftir)，检测脱硫液的变化。
[0041]
如图4所示，三次实验的脱硫效果大体相同，表明实施例1的脱硫液脱硫效果非常稳定，具有较好的再生性能。
[0042]
根据图5可知，ftir图谱显示脱硫前后的脱硫液，其结构并未改变，并且未见副产物s2o
32
‑
、so
32
‑
、so
42
‑
生成，表明该脱硫液化学稳定性好，且未见h2s被过度氧化的情形。
[0043]
(4)脱硫产物分析
[0044]
分离实施例1的脱硫液的脱硫产物，用乙醇和水洗涤，干燥后进行x射线衍射分析(xrd)，所得xrd图谱与硫磺xrd标准谱图pdf卡片进行对比。如图6所示，脱硫产物与标准谱图卡片中硫磺编号pdf#83
‑
2283接近，表明脱硫产物为硫单质s8，可直接用于工业生产，而无需二次处理。
[0045]
本发明的有益效果：本发明的n系脱硫液制备方法简单、化学稳定性好，具有良好的氧化再生性，脱硫效果稳定，硫容量达20g/l，脱硫产物纯度高，分离干燥后可直接用于工业生产。
[0046]
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。