[發明專利]一種基于強堿性質子型離子液體的新型H2S配方吸收劑

在審

• 申請號: 201810332247.1
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108479309A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 黃寬;張甲寅;張建博;鐘富裕;彭海龍;范杰平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種新型的H₂S配方吸收劑，以及其在H₂S選擇性脫除中的應用。該吸收劑由強堿性質子型離子液體和低揮發性有機溶劑構成，其中強堿性質子型離子液體通過Lewis酸堿作用和氫鍵作用為H₂S的可逆化學吸收提供了活性位點，是主吸收劑，低揮發性有機溶劑的粘度較低，同時對H₂S又具有一定的物理吸收作用，是稀釋劑和助吸收劑。本發明提供的H₂S配方吸收劑具有吸收容量大、選擇性高、吸收速率快、再生性好的特點。另一方面，主吸收劑是離子型化合物，揮發性極低，再輔以低揮發性有機溶劑作為稀釋劑和助吸收劑，這使得本發明所提供的H₂S配方吸收劑具有較高的穩定性。本發明為工業氣中H₂S的選擇性脫除提供了一種高效且綠色、節能的配方吸收劑。

技術領域

本發明涉及一種新型的H₂S配方吸收劑，以及其在H₂S選擇性脫除領域中的應用。

背景技術

H₂S是一種劇毒的腐蝕性氣體，它廣泛存在于天然氣、合成氣和加氫脫硫氣等工業氣中。H₂S的存在會對能源利用過程的安全和效率造成巨大的威脅，因此必須要將其從工業氣中進行選擇性脫除。

工業上已開發的H₂S脫除方法主要可分為干法和濕法。干法包括固體吸附法、催化氧化法等。固體吸附法工藝簡單、操作方便，但H₂S脫除效率低、吸附劑消耗量大，易產生大量固體廢棄物，造成嚴重二次污染。催化氧化法技術較為成熟，但工藝路線長、設備投資大，且受H₂S轉化反應的熱力學限制，無法解決尾氣中2～5％的H₂S殘留問題。濕法則包括物理吸收法、化學吸收法、吸收氧化法等。物理吸收法的吸收劑易再生，但H₂S脫除效率低，通常只能在低溫、高壓的條件下應用。化學吸收法的H₂S脫除效率較高，工業上常用的化學吸收劑是有機醇胺，如乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。吸收氧化法工藝簡單，但吸收劑再生困難、H₂S轉化產物純度差。目前，濕法H₂S脫除技術的主流仍然是有機醇胺化學吸收法。然而，有機醇胺易揮發而損失，易氧化降解為有機酸而失活，且再生能耗高。因此，迫切需要發展H₂S脫除效率高、穩定性好、易再生的綠色、節能的吸收劑。

離子液體是近年來綠色化工過程研究的熱點，它是一類室溫熔融鹽，具有液程寬、蒸汽壓極低、熱穩定性好、結構可設計等特點。研究表明離子液體對CO₂、SO₂、H₂S等酸性氣體具有優異的溶解性(Lei et al.,Chem.Rev.2014,114,1289-1326)，是一種潛在的綠色、節能的酸性氣體吸收劑。在眾多的離子液體中，質子型離子液體是一類制備簡單、成本較低的離子液體，它們可由相應的酸、堿一步中和制備，且原料便宜、易得。因此，相比于其他類型的離子液體，質子型離子液體更具有工業化應用前景。

針對H₂S具有弱酸性這一特征，本發明提出以強堿性的質子型離子液體為主吸收劑，再輔以低揮發性有機溶劑為稀釋劑和助吸收劑，來構建新型的H₂S配方吸收劑。該吸收劑可快速、高效地從工業氣中選擇性脫除H₂S，且吸收劑可通過加熱和減壓來再生。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的H₂S配方吸收劑，該吸收劑由強堿性質子型離子液體和低揮發性有機溶劑構成。所述的強堿性質子型離子液體的陽離子具體選自如下結構中的一種：

所述的強堿性質子型離子液體的陰離子具體選自如下結構中的一種：