铁铜离子液体脱硫剂、制备方法及脱硫方法

技术领域

本发明属于脱硫处理技术领域，具体涉及一种铁铜离子液体脱硫剂、制备方法及脱硫方法。

背景技术

离子液体是一类在室温下呈液态的物质。近年来，铁基离子液体(Fe-IL)由于其化学稳定性高、硫容量高、不易降解、不产生二次污染，易于再生，绿色环保，在天然气脱硫方面得到大量研究。然而，由于体系粘度较大，Fe

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种铁铜离子液体脱硫剂。

其技术方案如下：

一种铁铜离子液体脱硫剂，其关键在于，包括铁基离子液体、铜基离子液体和极性有机溶剂，三者均匀混合复配而成；

所述铁基离子液体为[Bmim]FeCl

所述铜基离子液体为[Bmim]CuCl

作为优选，以质量份数计，所述铁基离子液体为3-9份，所述铜基离子液体为0.1～1份，所述极性有机溶剂为1-7份。

作为优选，以质量份数计，所述铁基离子液体为5-9份，所述铜基离子液体为0.1-0.9份，所述极性有机溶剂为1-5份。

作为优选，上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)或环丁砜(SF)。

本发明的目的之二在于提供一种铁铜离子液体脱硫剂的制备方法。其技术方案如下：

一种铁铜离子液体脱硫剂的制备方法，其关键在于按以下步骤进行：

步骤一，制备铁基离子液体：将氯化-1-丁基-3甲基咪唑与FeCl

步骤二，制备铜基离子液体：将氯化-1-丁基-3甲基咪唑与CuCl

步骤三，制备铁铜离子液体：取步骤一制得的所述铁基离子液体与所述极性有机溶剂均匀混合，再向其中加入步骤二制得的所述铜基离子液体，复配得到所述铁铜离子液体。

作为优选，上述步骤一具体过程为，将所述氯化-1-丁基-3甲基咪唑与FeCl

作为优选，上述步骤二具体过程为，将氯化-1-丁基-3甲基咪唑与CuCl

本发明的目的之三在于提供一种脱硫方法。其技术方案如下：

一种脱硫方法，其关键在于，将含硫天然气通入如上所述的铁铜离子液体脱硫剂中，脱硫后分离脱硫产物，再通入氧气或空气以使所述铁铜离子液体脱硫剂再生。

附图说明

图1为脱硫试验装置结构示意图；

图2为铁基离子液体和物理溶剂NMP分别作为脱硫剂的尾气H

图3为铁基离子液体和物理溶剂NMP复配形成的脱硫剂的尾气H

图4为Fe-Cu-IL脱硫剂的尾气H

图5为Fe-Cu-IL脱硫剂多次脱硫-再生循环的尾气H

图6为Fe-Cu-IL脱硫剂在脱硫前和脱硫后的FTIR图谱；

图7为脱硫产物的XRD图谱与硫磺XRD标准图谱。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

(一)脱硫剂制备

原料氯化-1-丁基-3甲基咪唑可以从市场购买，也可以实验室合成。一种合成方法为：将N-甲基咪唑与氯代正丁烷按照1:1.2的摩尔比加至三颈瓶中，向三颈瓶中充入足量N

利用氯化-1-丁基-3甲基咪唑制备铁铜离子液体脱硫剂的方法为：

步骤一，制备铁基离子液体(Fe-IL)：将氯化-1-丁基-3甲基咪唑与FeCl

步骤二，制备铜基离子液体(Cu-IL)：将氯化-1-丁基-3甲基咪唑与CuCl

步骤三，制备铁铜离子液体(Fe-Cu-IL)：取步骤一制得的铁基离子液体与极性有机溶剂均匀混合，再向其中加入步骤二制得的铜基离子液体，复配得到铁铜离子液体，其中铁基离子液体、铜基离子液体和极性有机溶剂的质量比为(3-9):(0.1-1):(1-7)。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)或环丁砜(SF)。

对照组分别使用步骤一制备的铁基离子液体，或极性有机溶剂，或铁基离子液体与极性有机溶剂复配。

表1列出了采用不同配比的铁基离子液体、铜基离子液体和极性有机溶剂制备脱硫剂时各组分用量。

表1不同脱硫剂的组分配比

(二)脱硫效果检测

(1)试验装置

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内盛装有离子液体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H

(2)脱硫实验

分别称取实施例2和对照例的离子液体或极性有机溶剂50g加入到脱硫鼓泡管3内，在313.15K温度下含硫气体流速为20ml/min，检测脱硫效果。每组实验所用脱硫剂剂进行脱硫实验3～4次，确保实验数据的稳定性，其中离子液体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H

如图2所示，单一的铁基离子液体(对照例1)或NMP(对照例2)的脱硫效果并不理想，随着脱硫时间的延长，2～3分钟后，尾气浓度递增明显。

如图3，Fe-IL：NMP＝7：3配比形成的离子液体(对照例3)，其脱硫效果相对对照例1和对照例2有明显改善，表明铁基离子液体中加入NMP后对硫化氢的净化度明显优于纯Fe-IL及NMP。

如图4，复配形成的Fe-Cu-IL离子液体脱硫剂(实施例2)，其脱硫效率较对照例1～3得到大幅提升，在60min内，尾气中H

(3)脱硫剂循环再生实验

对实施例2的脱硫剂脱硫后进行氧化充分再生，再次进行脱硫实验，如此循环3次。如图5，经过再生的脱硫剂其脱硫效果与初始脱硫剂大体相同。

取实施例2的脱硫剂在脱硫前以及脱硫后的样品，分别进行傅里叶红外光谱分析(FTIR)。如图6，可以看到脱硫前后的离子液体，其结构并未改变，并且无副产物S

本实验表明，Fe-Cu-IL离子液体脱硫剂具有优秀的稳定性和脱硫再生性能。

(4)脱硫产物分析

对Fe-Cu-IL离子液体脱硫剂底部的脱硫产物用水洗涤2-3次后过滤，再干燥处理后，进行X射线衍射能谱(XRD)分析，扫描角度为10°到80°，结果如图7所示。与硫磺XRD标准谱图(PDF#08-0247)接近，表明加入Fe-Cu-IL离子液体脱硫剂脱硫所产生的硫磺为稳定的菱形硫即α-硫，可直接作为工业用硫，无需进行二次处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明公开了一种新型铁铜离子液体脱硫剂，制备方便，具有硫容量高、脱硫效果好、再生性能稳定等优点，脱硫产物为α-硫，可以直接作为工业用硫。

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。