一種從含硫體系中分離硫的分離劑及分離硫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)分離領(lǐng)域，特別涉及一種從含硫體系中分離硫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)含硫化合物進(jìn)行脫除的工藝主要有干法脫硫和濕法脫硫兩種，其中以濕 法脫硫的應(yīng)用最為廣泛。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，為了脫除含硫化合物，存在使用非水相離子液體作為脫硫劑的方 法，其可將含硫化合物轉(zhuǎn)化為硫磺單質(zhì)，再通過(guò)分離可以制得副產(chǎn)物硫磺。如中國(guó)專利 CN102559292A中公開(kāi)了一種中高溫濕法氧化硫化氫的脫硫方法，在脫硫后需要通過(guò)離心或 沉降的方法對(duì)產(chǎn)物硫磺進(jìn)行回收，其中，離心操作復(fù)雜，需要專業(yè)設(shè)備，而沉降方法需要大 量時(shí)間，在沉降過(guò)程中硫磺容易吸附于沉降設(shè)備壁上，此外，該方法所需脫硫溫度在70~ 240°C范圍內(nèi)，溫度高，消耗能量大。又如中國(guó)專利CN102020248B，公開(kāi)了一種非水相濕法氧 化硫化氫的方法，該方法的脫硫產(chǎn)物硫磺單質(zhì)的粒徑微小，同樣需要采用離心的方法分離 硫磺單質(zhì)。
[0004] 總之，現(xiàn)有技術(shù)單純使用離子液體作為脫硫劑，生成的硫磺單質(zhì)顆粒細(xì)小，不易沉 降，在分離時(shí)容易吸附在反應(yīng)器壁或者填料上，造成堵塞，及硫磺的浪費(fèi)。
[0005] 因此，亟待開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)便，硫磺單質(zhì)不易吸附在反應(yīng)器壁或填料上，易于回收 硫磺的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)在鐵基離子液體中 添加溶劑和表面活性劑，所形成的組合物可以促進(jìn)含硫化合物生成的硫磺單質(zhì)發(fā)生團(tuán)聚， 從而增大硫磺單質(zhì)的粒徑，使得其易于沉降，分離時(shí)不易造成反應(yīng)器堵塞，提高了硫磺的回 收率，將/向該組合物中加入含硫體系，或向含硫體系中分別加入組合物中各組分，即可實(shí) 現(xiàn)硫磺顆粒的生長(zhǎng)，從而完成了本發(fā)明。
[0007] 因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種從含硫體系中分離硫的分離劑，其特征在 于，該分離劑包含以下體積份的成分：
[0008] 鐵基離子液體 100份，
[0009] 溶劑 5~60份，
[0010] 表面活性劑 0? 5~3份。
[0011] 本發(fā)明另一目的在于提供一種從含硫體系中分離硫的方法，該方法包括以下步 驟：
[0012] (1-1)配制上述分離劑；
[0013] (1-2)將/向含硫體系加入步驟1-1中所配制的分離劑；
[0014] (1-3)靜置后分離硫磺。
[0015] 或者，該方法包括以下步驟：
[0016] (2-1)按照上述分離劑向含硫體系中分別加入分離劑的各組分；
[0017] (2-2)混合均勻后靜置，分離硫磺。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明提供的從含硫體系分離硫的分離劑及分離方法，具有如下有益效果：
[0019] 第一，該分離劑制備方法簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜操作，所用試劑綠色環(huán)保，不造成環(huán)境 污染；
[0020] 第二，該分離劑所用試劑揮發(fā)性小，操作條件溫和；
[0021] 第三，使用該分離劑后，含硫體系中硫磺顆粒生長(zhǎng)迅速，粒徑大，易于沉降分離，硫 磺回收率高；
[0022] 第四，該分離劑可有效降低含硫體系中生成的硫磺小顆粒在反應(yīng)器壁上的附著， 減少反應(yīng)器堵塞發(fā)生；
[0023] 第五，該分離方法操作簡(jiǎn)便、靈活、易行，可根據(jù)反應(yīng)釜的實(shí)際條件對(duì)分離的具體 過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，具有很強(qiáng)的工業(yè)實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1示出硫磺在不同DMI濃度體系中的溶解度曲線；
[0025] 圖2示出硫磺在不同DMF濃度體系中的溶解度曲線；
[0026] 圖3示出硫磺在不同溫度下鐵基離子液體中的析出時(shí)間曲線；
[0027] 圖4示出實(shí)施例3中得到的硫磺顆粒粒徑分布圖；
[0028] 圖5示出對(duì)比例1中得到的硫磺顆粒粒徑分布圖；
[0029] 圖6a示出在純鐵基離子液體中硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0030] 圖6b示出在5%DMI體系中硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0031] 圖6c示出在10%DMI體系中硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0032] 圖6d示出在33%DMI體系中硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0033] 圖6e示出在10%DMF體系中硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0034] 圖6f示出在33%DMF體系中硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0035] 圖7示出硫磺在不同種類表面活性劑體系中的溶解度曲線；
[0036] 圖8a示出在非離子型表面活性劑TX-100存在條件下硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0037] 圖8b示出在陽(yáng)離子型表面活性劑SDS存在條件下硫磺重結(jié)晶粒徑分布圖；
[0038] 圖9示出硫磺在不同溶劑鐵基離子液體中析出的耗時(shí)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更 為清楚、明確。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種從含硫體系中分離硫的分離劑，其特征在于，該 分離劑包含以下體積份的成分：
[0041] 鐵基離子液體 100份，
[0042] 溶劑 5~60份，
[0043] 表面活性劑 0? 5~3份。
[0044] 本發(fā)明提供的分離劑中使用的鐵基離子液體是一種離子液體與氯化鐵或六水合 氯化鐵形成的復(fù)合物，所述離子液體為咪唑類離子液體，其結(jié)構(gòu)式如下式I所示，
[0045]
[0046] 其中，R1和R2可為相同的取代基，也可以為不同的取代基，其中R1和/或R2為烷 基，優(yōu)選為C1~C12的烷基，更優(yōu)選為C1~C8的烷基，如甲基和丁基。本發(fā)明米用上述烷基 在咪唑類物質(zhì)的N-位上對(duì)離子液體進(jìn)行修飾，可以增加其疏水性，從而增加其與表面活性 劑的互溶性，使含硫體系均一穩(wěn)定，同時(shí)能夠增強(qiáng)分離劑對(duì)硫的擠出效應(yīng)。
[0047]本發(fā)明提供的分離劑中所使用的離子液體，在室溫或室溫附近的溫度下呈液態(tài)并 全部由正離子和負(fù)離子構(gòu)成的物質(zhì)，其具有較大的極性可調(diào)控性，粘度低，密度大，其與氯 化鐵或六水合氯化鐵復(fù)合后仍能保持該物理性能不變，因此，向鐵基離子液體中通入氣體 僅需要較小壓力，而且脫除含硫化合物后的剩余氣體在排出離子液體過(guò)程中可以形成連續(xù) 穩(wěn)定的氣泡，從而保證了脫硫過(guò)程的生產(chǎn)安全。
[0048]此外，鐵基離子液體在常溫下即為液態(tài)，腐蝕性較弱，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的損蝕作用??； 而且鐵基離子液體幾乎沒(méi)有蒸汽壓，其正負(fù)離子之間有較強(qiáng)的庫(kù)侖引力，因此其幾乎不揮 發(fā)，即使在較高的溫度和真空度下，也能保持穩(wěn)定的液態(tài)，因此，它不會(huì)轉(zhuǎn)化為蒸氣擴(kuò)散到 大氣中，在使用和儲(chǔ)藏過(guò)程中損耗小、幾乎不會(huì)造成污染環(huán)境，而且可循環(huán)使用，符合綠色 環(huán)保的要求。
[0049] 此外,鐵基離子液體具有很寬的液態(tài)范圍，以鐵基離子液體作為反應(yīng)溶劑及催化 劑，使反應(yīng)條件易于控制；再者，離子液體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解或燃燒，在分離硫的過(guò)程 中所采用的分離條件對(duì)鐵基離子液體性質(zhì)的影響不大，因此鐵基離子液體適合用作硫分離 劑或硫分離劑的溶劑。
[0050] 此外，本發(fā)明將Fe3+通過(guò)復(fù)合反應(yīng)溶于咪唑類離子液體中，形成鐵基離子液體，由 于Fe3+具有強(qiáng)氧化性，因此，其在含硫體系中可用作氧化劑，將含硫化合物中的-2價(jià)硫元素 氧化為硫磺單質(zhì)，從而提高含硫體系的脫硫效果，增加硫磺的回收率。
[0051] 在本發(fā)明中，氯化鐵與離子液體的摩爾比直接影響分離劑對(duì)水的親疏特性及氧化 能力，當(dāng)氯化鐵與離子液體的摩爾比小于〇. 5:1時(shí)，分離劑溶于水，當(dāng)氯化鐵與離子液體的 摩爾比不小于0.5:1時(shí)，分離劑不溶于水，且氧化還原電位高，表現(xiàn)出強(qiáng)的氧化特性，因此， 本發(fā)明選擇氯化鐵與離子液體的摩爾比不小于0.5:1，又由于受到氯化鐵在離子液體中溶 解度的制約，本發(fā)明選擇氯化鐵與離子液體的摩爾比不大于3: 1