[發明專利]一種用于高含硫天然氣脫硫的離子液體配方溶液

在審

• 申請號: 201310070476.8
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104031708A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 唐飛;常宏崗;羅勤;唐蒙;陳賡良;張慶南;曹璐
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;B01D53/14
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種用于高含硫天然氣脫硫的離子液體配方溶液，適用于天然氣凈化領域的脫除高含硫天然氣中的高濃度硫化氫和多種有機硫化合物。

背景技術

離子液體是由特定陽離子和陰離子構成的在室溫或近于室溫下呈液態的物質。由于離子液體內部作用力主要以離子鍵為主，因此它具有了一些與傳統的分子溶劑完全不同的物化性質，例如,蒸汽壓極低,熱穩定性好、液程寬、溶解能力強、性質可調等。離子液體的優良性質使其能有效地避免傳統有機溶劑的使用所造成的嚴重的環境、健康、安全等問題。由于離子液體對環境相當友好，故已在諸多應用領域被人們廣泛認可和接受。

清潔能源的生產已經成為21世紀最為重要的全球性議題之一。天然氣凈化作為其中的一個重要分支亦受到了越來越多的研究關注。醇胺類化合物，如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、三乙胺、三丙胺等化合物，其水溶液早已廣泛用于天然氣凈化，特別是N-甲基二乙醇胺是目前天然氣工業中用于脫除硫化氫使用最為廣泛的溶液。然而,傳統的醇胺脫硫工藝往往造成胺液蒸發流失量大、再生能耗較高。因此,引入離子液體等新材料以降低天然氣凈化過程能耗是當前全球矚目的能源技術開發方向。目前的文獻資料表明離子液體用于天然氣主要凈化是以下三種形式：物理溶劑、功能化離子液體、氣體分離膜，凈化的對象主要是天然氣中二氧化碳、硫化氫、二氧化硫和水【US20040035293】。

隨著天然氣工業的發展，高含硫天然氣逐步被開發，特別是在我國四川盆地，龍崗、普光和羅家寨等一批高含硫氣田被發現和開發。高含硫天然氣中不但含有高濃度硫化氫（>2%v/v）,而且含有硫氧碳、硫醚、硫醇等多種有機硫化合物。高含硫天然氣凈化是天然氣凈化領域里的一個公認難題。目前已有的高含硫天然氣凈化方法通常是分別利用環丁砜-醇胺溶液吸收硫化氫和有機硫（砜胺法），也有用有機硫水解催化劑將有機硫轉化為硫化氫再用醇胺水溶液吸收處理【US4332781】。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于高含硫天然氣脫硫的離子液體配方溶液，天然氣脫硫溶液由離子液體和醇胺化合物混合而成，能夠同時吸收高含硫天然氣中硫氧碳、硫醚、硫醇等多種有機硫化合物以及高濃度的硫化氫。

本發明提出一種用于高含硫天然氣脫硫的離子液體配方溶液，其特征是所述的配方溶液是一種由中性的離子液體和堿性的醇胺類化合物按比例混合而成的堿性溶液。

本發明提出的配方溶液中的離子液體其酸堿性為中性，質量占配方溶液總質量25%-98%。所述離子液體的陽離子為咪唑陽離子（1）、吡啶陽離子（2）、季胺陽離子（3）和季磷陽離子（4）中的一種或幾種，陽離子上的取代基R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆各自獨立地表示H，烷基，鹵代烴基，芳基，芳烷基。

本發明涉及的離子液體陰離子是F^-，Cl^-，Br^-，I^-，BF₄^-，PF₆^-，CF₃SO₃^-，(CF₃SO₂)₂N^-，SCN^-，CF₃COO^-的一種或幾種；該配方溶液的所用的離子液體中是上述離子液體的一種或幾種的混合物，具有良好的熱穩定性和化學穩定性，基本不與天然氣中硫化氫發生化學反應。利用了離子液體獨特不揮發、熱穩定好的特殊性質，本發明提出的離子液體醇胺配方溶液的蒸汽壓比原醇胺脫硫工藝中所用脫硫溶液（醇胺-水溶液）的蒸汽壓大大降低了。由于不含水或僅有痕量的水，減少胺液的蒸發流失，降低脫硫溶液再生過程的能耗。

本發明提出的配方溶液中的胺類化合物為一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，N-甲基二乙醇胺，三乙胺，三丙胺，氨氣中的一種或幾種。所述胺類化合物均具有路易斯堿性，其的質量占配方溶液總質量的2%-75%。