[发明专利]一种脱硫脱碳吸收剂

说明书

本发明公开了一种脱硫脱碳吸收剂，所述吸收剂包括络合铁、有机溶剂和有机碱，其中：铁的质量含量为0.3‑10g/L，有机碱的质量含量为0‑100g/L；所述络合铁包括1‑丁基‑3‑甲基咪唑乙二胺四乙酸铁、乙二胺四乙酸铁铵和乙二胺四乙酸铁钠；所述有机溶剂包括二甲基亚砜或聚乙二醇二甲醚或两者的混合物；所述有机碱能溶于所述有机溶剂，具体包括氢氧化1‑丁基‑3‑甲基咪唑。该吸收剂采用络合铁的非水溶液来避免络合剂的降解，降低液相催化氧化的成本。且该吸收液在氧化吸收硫化氢的同时物理吸收二氧化碳，降低了吸收的设备费用。

技术领域

本发明涉及气体净化处理技术领域，尤其涉及一种脱硫脱碳吸收剂。

背景技术

硫化氢(H₂S)这种有毒的酸性污染物，不仅输送过程中腐蚀金属管道而且燃烧后形成酸雨污染环境，其在空气中浓度为(20-30)×10^-6时出现强烈气味,增加至(100-150)×10^-6时,使人嗅觉麻痹,达到1000×10^-6时,在数秒内致人死亡，因此无论从安全、环境还是健康方面考虑，石油炼制、天然气、煤化工等行业排放的H₂S都必须经过净化处理。此外，气体燃料中的二氧化碳也会腐蚀设备，影响燃烧性能，在输送到最终用户之前也必须进行处理。

现有技术中的二氧化碳(CO₂)净化主要采用醇胺吸收、解析后直接排放，H₂S净化主要采用醇胺吸收、解析浓缩后进入克劳斯(Claus)装置催化转化为硫磺的工艺，但是克劳斯法处理后的含硫气体难以满足现行排放标准。在此背景下，络合铁液相催化氧化硫化氢技术引起了广发关注，典型的络合铁水溶液催化体系(LO-CAT工艺)具有以下特点：(1)直接将硫化氢氧化为硫磺，无需先将硫化氢进行浓缩处理；(2)适应各种浓度的硫化氢处理，脱硫效率达到99.99％以上，完全能够满足现有的最严格的硫化氢排放标准。虽然LO-CAT专利工艺在全世界范围内已经建立了多套硫化氢处理装置，不过LO-CAT工艺的运行费用相当高，为了保证其正常运行需要定期添加铁络合剂、络合铁稳定剂、细菌抑制剂、表面活性剂等多种试剂。LO-CAT工艺这种高昂的运行费用来自于络合铁水溶液中络合剂的降解，铁络合剂的降解主要发生在络合亚铁的再生过程中，当络合亚铁水溶液与空气中的氧气接触时，产生了H₂O₂，H₂O₂与亚铁络合物组成了类Fenton试剂，类Fenton试剂在水溶液中生成了氧化能力很强的氢氧自由基，氢氧自由基则作为主要的氧化剂将有机络合剂氧化降解，这是因为类Fenton试剂在大部分的有机溶剂中的活性较低，难以产生氧化络合剂的氢氧自由基。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫脱碳吸收剂，该吸收剂采用络合铁的非水溶液来避免络合剂的降解，降低液相催化氧化的成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种脱硫脱碳吸收剂，所述吸收剂包括络合铁、有机溶剂和有机碱，其中：

铁的质量含量为0.3-10g/L，有机碱的质量含量为0-100g/L；

所述络合铁包括1-丁基-3-甲基咪唑乙二胺四乙酸铁([Bmim][Fe(EDTA)])、乙二胺四乙酸铁铵(NH₄[Fe(EDTA)])和乙二胺四乙酸铁钠(Na[Fe(EDTA)])；

所述有机溶剂包括二甲基亚砜或聚乙二醇二甲醚或两者的混合物；

所述有机碱能溶于所述有机溶剂，具体包括氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)。

所述吸收剂能同时吸收CO₂和H₂S，其中：

CO₂的净化通过物理吸收来实现，H₂S的净化通过液相催化氧化来实现。