【摘要】：離子液體具有低飽和蒸汽壓、良好的化學(xué)穩(wěn)定性性和熱穩(wěn)定性,由于加入鐵離子,又具有優(yōu)異的催化氧化特性,易與硫磺分離,減少了因揮發(fā)或降解而造成的環(huán)境污染問題,可循環(huán)利用,是一種新型環(huán)保的鐵基脫硫劑;其理論硫容比常規(guī)水相氧化法高100倍,可使脫硫溶液循環(huán)量大幅下降,實現(xiàn)脫硫裝置小型化。鐵基離子液體(Fe-IL)脫硫凈化度能滿足管輸氣指標,且溶劑穩(wěn)定性高,降低了天然氣凈化工藝難度和操作的危險性,使生產(chǎn)過程更加安全。本文開展了Fe-IL脫除H_2S的實驗研究,并設(shè)計出脫硫工藝,以便分析該脫硫劑和工藝的技術(shù)合理性,具體研究內(nèi)容如下:(1)以FeCl_3與氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)為原料按不同配比合成Fe-IL,經(jīng)純化后產(chǎn)率可達86.97%,比FeCl_3·6H_2O與[Bmim]Cl按常用方法合成產(chǎn)率提高了27.15%,且氯化鐵使用量降低20%。(2)通過化學(xué)滴定、儀器測定和FT-IR表征,推測Fe-IL分子式為[Bmim]Fe_(0.97)Cl_(4.13);黏溫實驗表明在45℃時,Fe-IL黏度僅為19.6mPa·s,比25℃時降低了39.1%,有利于工業(yè)應(yīng)用;制備的Fe-IL在空氣中放置90d后重新進行FT-IR表征,其化學(xué)結(jié)構(gòu)保持不變,表明化學(xué)性穩(wěn)定高。(3)Fe-IL脫硫?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)在25℃,1.01×10~5Pa時,實驗測得最大硫容僅為理論硫容的4.6%,鐵離子表觀活性低,脫硫過程中同時存在物理吸收和化學(xué)氧化吸收兩種情況。對含5%H_2S天然氣的脫硫吸收實驗表明,硫容為0.38 g/L,脫硫過程主要以化學(xué)氧化吸收為主;對于含99.9%H_2S脫硫吸收,硫容可達3.1g/L,其中物理吸收占總脫硫率高達78.7%;吸收不同濃度H_2S時表現(xiàn)出不同硫容,可能是高濃度H_2S因物理吸收作用快速溶解于離子液體中從而促進化學(xué)氧化吸收,提高了脫硫劑硫容量。(4)Fe-IL呈疏水性和弱酸性,天然氣凈化工藝中有水生成,含水Fe-IL脫硫?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn),在一定的范圍內(nèi),水份對Fe-IL吸收H_2S有促進作用,但過量的水份又會降低H_2S的吸收。當含水率為2%時,比不含水吸收H_2S液體質(zhì)量增重了18.6%,可能是水份降低脫硫劑的黏度,提升氣液傳質(zhì)率,或降低脫硫劑中的酸性,使H_2S更易溶于脫硫劑中從而促進氧化吸收。(5)利用Fe-IL的高硫容、疏水性、氧化吸收等特點,設(shè)計出一套在常溫常壓下濕式氧化脫硫工藝,具有脫硫效率更高,無環(huán)境污染,能耗更低的新型脫硫工藝特征,解決當前含硫尾氣治理技術(shù)的不足,以滿足日益增強的環(huán)境保護要求,為后續(xù)含硫尾氣治理的工業(yè)化技術(shù)的綠色發(fā)展和改造奠定堅實基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：重慶科技學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X701
【圖文】：

CL-3 型 鞏義市予華儀HH 系列 金壇市科析SB-800DTD 寧波新芝生物GZX-9240MBE 上海博迅實業(yè)有-3-甲基咪唑的合成基咪唑：在 100ml三口燒瓶中加入 0.2mol 1管，在 72℃水浴加熱條件下，用攪拌器進行攪筒量取等體積的乙酸乙酯在分液漏斗中振蕩洗氯鹽離子液體（[Bmim]Cl），然后在真空、8卻后稱重，記錄實驗數(shù)據(jù)。同理，分別進行 1:1.4 和 1:1.8 的合成實驗。實驗裝置如圖 2.1 所

圖 3.4 鐵基離子液體紅外光譜圖Figure 3.4 Infrared spectra of iron-based ionic liquids譜分析表明，所制備的鐵基離子液體脫硫劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與文獻硫后以及在空氣中放置 90 天后重新進行紅外光光譜測定時，基離子液體具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性。D 分析體脫硫后靜置，底部有黃色沉淀，將所得到的脫硫沉淀樣 射線衍射儀上進行測量，可以得到相應(yīng)的 XRD 圖譜。同素異形體，主要有斜方硫( -硫)、單斜硫(β-硫)和彈性硫(γ-硫得到的硫磺副產(chǎn)物 XRD 如圖 3.5 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2732394