鐵基離子液體高溫濕法氧化硫化氫脫硫工藝研究.pdf

1、煤炭資源一方面是能源的主要提供者,另一方面也是主要的環(huán)境污染源。以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)技術是目前煤炭高效清潔利用的主要途徑,高溫煤氣凈化主要包括除塵、脫微量有害物質(如Na、K等堿金屬;HCl、HF等氣體)、脫硫(其中90％為H2S)。高溫煤氣脫硫是其中的關鍵技術之一,在高溫條件下脫除氣體中的硫是為了利用煤氣的顯熱,防止后續(xù)反應所使用的各種催化劑中毒,提高催化反應的效率和催化劑的壽命。煤氣的高溫脫硫技術已成為能源領域研究的熱點。

2、　　 目前煤氣脫硫可采用濕法和干法進行,傳統(tǒng)濕法脫硫雖然脫硫率高但脫硫液以水為溶劑,不能承受高溫;干法脫硫可適用于高溫但因其催化劑活性不高無法適應煤氣化中大氣量工藝過程,本文結合濕法脫硫效率高和干法適用于高溫的優(yōu)點于一體,建立了高溫濕法氧化硫化氫脫硫工藝。該工藝以1-丁基-3-甲基氯代咪唑(BmimCl)和六水合三氯化鐵(FeCl3·6H2O)為原料按摩爾比為l:2合成的鐵基離子液體為脫硫劑,根據(jù)熱重分析表明該鐵基離子液體的分解溫度為

3、350℃左右,顯示較好的高熱穩(wěn)定性;拉曼圖譜表明鐵基離子液體在220℃以下能夠保持其物化特性而循環(huán)使用,為發(fā)展高溫濕法脫硫提供新方法;循環(huán)伏安曲線測試了經(jīng)過105℃-200℃范圍內(nèi)處理后的鐵基離子液體,結果表明其Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)離子對具有很好的氧化還原可逆性,為鐵基離子液體可以循環(huán)使用提供理論依據(jù)。
　　 其次,基于鐵基離子液體的高熱穩(wěn)定性、氧化還原可逆特性,構建了高溫濕法氧化硫化氫脫硫工藝。研究了鐵基離子液體在105℃-

4、180℃范圍下對硫化氫氣體吸收催化脫除性能,考察了硫化氫流量、硫化氫濃度和反應溫度三因素對脫硫效率的影響,并同時定性研究了工藝中可能產(chǎn)生的某些副產(chǎn)物,對產(chǎn)物硫磺進行了XRD、Raman、TG、DSC和元素分析,對脫硫反應動力學也進行了初步研究。實驗結果表明,升高溫度,硫容顯著提高,180℃時鐵基離子液體的硫容可達到3.92g/L,相比50℃的硫容0.32 g/L,提高13倍;脫硫過程中無需添加輔助試劑和調(diào)控pH值;反應溫度對脫硫效率具有

5、十分明顯的影響作用,反應溫度從105℃升高到180℃,最終脫硫率從36.2％上升到100％,升高了約64％;脫硫再生過程中無1622cm-1的S-O鍵伸縮振動峰,表明SO42-、S2O32-、SO32-。副產(chǎn)物沒有生成;脫硫產(chǎn)物的XRD圖譜和拉曼圖譜表明該產(chǎn)物為斜方晶形硫磺;鐵基離子液體氧化硫化氫脫硫反應為零級不可逆反應,反應的活化能為26.82 kJ/mol。
　　 利用離子液體的液態(tài)溫度范圍寬以及三價鐵的強氧化性的特點,提供