[發明專利]一種堿性的非水相濕法催化氧化硫化氫的方法

在審

• 申請號: 201711285331.4
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107812450A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 王建宏;趙馨怡
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: B01D53/90
• 分類號: B01D53/90;B01D53/52;B01D53/96;B01D53/14;B01D53/26;C10L3/10
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,李闖

技術領域

本發明涉及硫化氫處理技術領域，尤其涉及一種堿性的非水相濕法催化氧化硫化氫的方法。

背景技術

絡合鐵水溶液催化-氧化硫化氫體系具有脫硫效率高、安全無毒和流程簡單等優點，其主流的LO-CAT(Liquid oxidation catalyst，液相催化氧化)工藝不僅在天然氣凈化和煉油廠脫硫方面的應用最多而且在頁巖氣的脫硫方面也有成功應用。但是其在中國天然氣脫硫的應用表明為了保證其正常運行需要定期添加鐵絡合劑、絡合鐵穩定劑、細菌抑制劑、表面活性劑等USFilter公司的專利試劑，導致運行成本相當高。LO-CAT工藝這種高昂的運行費用來自于絡合鐵水溶液催化氧化硫化氫體系始終沒有解決鐵絡合劑的降解的問題。有機鐵絡合劑的降解主要發生在絡合亞鐵的再生過程中，當絡合亞鐵水溶液與空氣中的氧氣接觸時，產生了H₂O₂，H₂O₂與亞鐵絡合物組成了類Fenton試劑，類Fenton試劑在水溶液中生成了氧化能力很強的氫氧自由基，氫氧自由基則作為主要的氧化劑將有機絡合劑氧化降解。大量的文獻表明，類Fenton試劑僅在吡啶甲酸、乙腈、乙腈/二氯乙烷以及甲醇/乙醇這幾種有機溶劑中能產生氫氧自由基從而具有較高的氧化活性，在其他有機溶劑中的高活性嘗未見報道。

依據類Fenton試劑在大部分有機溶劑中的活性較低，不容易產生氫氧自由基的特點，非水相的強酸性1-丁基-3-甲基咪唑四氯鐵酸鹽([bmim]FeCl₄)離子液體催化氧化硫化氫體系被提出。該體系克服了鐵絡合劑降解的問題，同時具有較高的硫化氫脫除效率。但是[bmim]FeCl₄離子液體的強酸性導致硫容和鐵利用率較低，增加了運行成本，同時[bmim]FeCl₄離子液體氧化硫化氫后的再生速度極其緩慢，進一步增加了運行成本，此外，[bmim]FeCl₄離子液體由于含氯和具有強酸性對設備的腐蝕非常嚴重。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種堿性的非水相濕法催化氧化硫化氫的方法，該方法不僅硫磺產量高、催化氧化反應速度快、對設備腐蝕性小、能夠避免絡合劑的降解，而且在催化氧化硫化氫的同時可以脫除氣體中的二氧化碳和水分等雜質。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種堿性的非水相濕法催化氧化硫化氫的方法，包括：將乙二胺四乙酸鐵與氫氧化二取代烷基咪唑混合制成堿性離子液體，然后將所述堿性離子液體中的水分蒸干，再溶解于沸點高于150℃的有機溶劑中，從而制得鐵基離子液體脫硫液；采用所述鐵基離子液體脫硫液對含硫化氫的氣體進行催化氧化處理。

優選地，所述堿性離子液體的pH值低于10。

優選地，所述氫氧化二取代烷基咪唑為氫氧化1,3-二烷基咪唑、氫氧化1-烯基-3-烷基咪唑、氫氧化1-芐基-3-烷基咪唑和1-芐基-3-烯基咪唑中的至少一種，并且其中的烷基含碳數為1～16，其中的烯烴基含碳數為2～8。

優選地，所述沸點高于150℃的有機溶劑采用N,N-二甲基甲酰胺、N-二甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中的至少一種。

優選地，所述含硫化氫的氣體中，0％＜硫化氫的體積濃度≤100％。

優選地，所述含硫化氫的氣體包括天然氣、沼氣、煉油廠尾氣、頁巖氣。

優選地，所述采用所述鐵基離子液體脫硫液對含硫化氫的氣體進行催化氧化處理包括：先將含硫化氫的氣體通入盛有所述鐵基離子液體脫硫液的氣體凈化設備中進行催化氧化處理，使硫化氫被轉化成硫磺，然后將脫硫液通入再生塔，并向該再生塔中通入含氧氣體進行氧化，使脫硫液氧化再生為鐵基離子液體；再生的鐵基離子液體返回到氣體凈化設備中用于對含硫化氫的氣體進行催化氧化處理；其中，含氧氣體為氧氣或空氣。

優選地，采用上述技術方案中所述的堿性的非水相濕法催化氧化硫化氫的方法用于對氣體進行同時脫硫、脫碳和脫水。

優選地，所述采用所述鐵基離子液體脫硫液對含硫化氫的氣體進行催化氧化處理包括：將含氧氣體和含硫化氫的氣體同時通入盛有所述鐵基離子液體脫硫液的氣體凈化設備中進行催化氧化處理；其中，所述的含氧氣體為氧氣或空氣。