[發明專利]一種混合氣中深度脫除二氧化硫的方法

有效

• 申請號: 201810012322.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN109999608B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 邢華斌;夏伶;楊啟煒;趙寧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02;B01J20/22;B01J20/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 黃平英

本發明公開了一種混合氣中深度脫除二氧化硫的方法，本發明以高交聯度離子凝膠為吸附劑，將高交聯度離子凝膠與混合氣接觸，從混合氣中高效脫除二氧化硫。高交聯度離子凝膠由于具有豐富的離子基團和特異性的致密聚合物網絡，從而對二氧化硫表現出獨特的吸附行為，具有大吸附容量、超高選擇性等優點，可實現混合氣中高效脫硫，而且高交聯度離子凝膠制備簡單綠色快速，熱穩定性和水穩定性出色，適用于工業大規模生產應用。在優化的條件下，混合氣中二氧化硫脫除率大于99％，其他氣體回收率大于99％，且高交聯度離子凝膠由于物理吸附作用可以實現完全脫附，提高單次脫除效率，有利于長期循環使用。

技術領域

本發明涉及化學工程和高分子材料領域，特別涉及一種離子凝膠吸附脫硫的方法。

背景技術

隨著人們生活品質的提高，環境保護的意識也逐漸提高，大氣污染日益受到關注，特別是近幾年嚴重化的霧霾，對人們的正常生活和身體健康都有極大的危害。硫化物是PM2.5的主要組成部分，煤的燃燒，汽車尾氣的排放都會產生硫化物的排放。而且二氧化硫的直接排放將會形成酸雨，對生態環境帶來嚴重的破壞。因此在工業上對煙道氣的脫硫處理以及清潔能源天然氣的脫硫處理都至關重要。

一種常用的脫硫方法是吸附脫硫。公開號為CN105797674A的中國專利文獻公開了一種新型脫硫吸附劑，該吸附劑是利用了石化企業產生的煙氣粉塵作為吸附劑載體，引入釩和鈦作為活性組分，均勻地分散于載體上，然后以硅磷鋁膠為粘結劑造粒焙燒得到300-1000μm的顆粒。對于汽油的脫硫，脫除率可以達到99.5％，總硫含量降為1ppm以下。

公開號為CN103028367A的中國專利文獻公開了一種氣體脫硫吸附劑的制備方法。該方法是將氧化硅源、氧化鋁源、氧化鋅源、M41S族介孔分子篩、第二金屬促進劑和酸性液體相混合成型焙燒，除此以外可以在混合前將介孔分子篩與第一金屬促進劑前提混合接觸或者將焙燒產物與第一金屬促進劑前提混合。該混合物成型可以為擠出物、片丸粒或微球顆粒。該種吸附劑對于各種硫含量較高的含硫氣體有較好的表現。

上述公開的吸附劑中，其成型主要依靠粘結劑和高溫焙燒，消耗了大量的能源并使用許多強酸性溶劑，不符合環境友好的理念，而且工序復雜，制備得到的微球顆粒不均勻。

公開號為CN103191697A的中國專利文獻公開了一種基于分子篩的脫硫吸附劑Ag2O/NaY。主要方法是先通過尿素升華凝華預處理NaY分子篩，使尿素能均勻地分布在分子篩孔道中，然后再負載上脫硫的活性組分，通過煅燒的方式除去尿素，得到均勻分布了Ag2O的NaY分子篩脫硫吸附劑。吸附劑中，二硫化物被氧化銀吸附，在有烯烴存在時仍具有良好的脫硫效果。

公開號CN1884323A，CN1884315A和CN101185833A的中國專利文獻公開了一種含四甲基胍陽離子的陰離子聚合物脫除二氧化硫的方法，但由于線性和低交聯度聚合物骨架較為松散，在二氧化硫的作用下聚合物骨架坍塌，不利于實際應用。負載型離子液體聚合物是將離子液體負載于多孔性固態負載材料后聚合得到的，解決了聚合物機械強度低的問題，但多孔性負載材料的吸附位點數量少，導致容量小且氣體與氣體的選擇性低。除此以外，這類聚合物都暴露出脫附困難的問題，在80-100℃減壓條件下有20-40％的二氧化硫無法脫除，使得單次吸附效率下降也不利于吸附劑的長期循環使用。

上述幾種脫硫吸附劑均為多孔性材料，大的比表面積增強了顆粒與目標氣體的相互作用。但是這些微孔同樣增強了與競爭組分的相互作用，這也就導致了分離選擇性的降低，降低分離效率。

綜上所述，制備一種脫硫容量大選擇性高且循環使用性能佳的吸附劑具有優異的工業前景。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種混合氣中深度脫除二氧化硫的方法，該方法以一類新型的高交聯度離子凝膠為吸附劑，具有二氧化硫的吸附容量高，分離選擇性大，二氧化硫脫除率高，循環吸附性能出色等突出優點；且材料制備簡單綠色，收率高易放大，適于工業化生產。