[发明专利]吗啉类碱性离子液体、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种吗啉类碱性离子液体、其制备方法及脱除硫化氢气体的方法的应用。本发明构建了以吗啉类碱性离子液体为吸收剂的脱硫体系。同传统的醇胺法相比，不仅绿色环保，还拥有再生能耗低、循环性能好、吸收量大等优势。本发明将低能耗的吗啉类碱性离子液体应用于硫化氢的脱除中，实现了硫化氢低能耗、可循环的脱除方法，易于实现硫化氢的工业脱除。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种吗啉类碱性离子液体、其制备方法及脱除硫化氢气体的方法的应用。此类碱性离子液体绿色环保，循环性能好、吸收量大、再生能耗低，为硫化氢的工业脱除提供了方法。

技术背景

硫化氢是一种无色有毒有害的酸性气体，普遍存在于燃气制造、煤气化、污水处理、炼油化工等行业。硫化氢过量会引起设备腐蚀、产品质量下降、催化剂中毒、形成酸雨污染环境。过量的硫化氢吸入会导致人类脑水肿、昏迷，甚至死亡。我国对硫化氢的排放具有非常严格的标准，因此，无论是从工业生产，生态环境还是人类健康的角度考虑，脱除硫化氢都是我们需要攻克的难题。

目前，工业上最常用的脱除硫化氢的化学吸收方法是醇胺吸收法，该方法具有吸收量大、成本低、吸收速率快等优点，易于实现工业的大规模生产。然而这种方法也存在一定的缺陷，例如溶剂易挥发、副反应多、设备易腐蚀、再生能耗高等。这些缺点限制了醇胺法在脱除硫化氢上的工业应用。

近年来，离子液体由于具有稳定性好、挥发性低、再生能耗低、绿色环保、可循环使用的特点,为硫化氢的工业脱除提供了很好的替代方法。碱性离子液体由于具有无机碱的特点，稳定性高，易于分离，腐蚀性小，再生能耗低。不仅克服了醇胺法的缺点，还保留了醇胺法与普通离子液体的优点，受到近年来许多学者的关注。

Davis等(J.AM.Chem.Soc.2002,124,926)首次采用含胺基的咪唑类碱性离子液体来吸收酸性气体,表明该离子液体在常压下可吸收约0.5摩尔二氧化碳每摩尔离子液体，此后，更多的研究者开始碱性离子液体吸收酸性气体的研究。陈瑶等人在“功能化碱性离子液体的合成及其吸收CO₂的应用”中研究了一种双咪唑双胺基的对称性碱性离子液体([C₃NH₂-2-C₃NH₂im]Br₂)吸收和解吸酸性气体的性能，发现该碱性离子液体对酸性气体的吸收容量明显高于普通的离子液体。专利CN 102151468 A涉及一种高稳定碱性离子液体(十四烷基三己基磷三唑)吸收酸性气体的方法，发现该碱性离子液体与醇胺法和普通离子液体相比，不仅加快了吸收速率和吸收容量，还解决了吸收剂的再生能耗大的问题，为以后的工业化应用提供了条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有醇胺法易挥发、副反应多、设备易腐蚀、再生能耗高的缺点，提出一种吗啉类碱性离子液体、其制备方法及脱除硫化氢气体的方法的应用。在实际应用时，以吗啉类碱性离子液体为吸收剂，将含有一定浓度的硫化氢气体通入吗啉类碱性离子液体吸收剂中，通过化学吸收进而脱除硫化氢。而且对所述的吗啉类碱性离子液体化学吸收硫化氢后，采取恒温常压水浴加热解吸再生，不仅绿色环保，还拥有再生能耗低、循环性能好、吸收量大等优势。

本发明所述吗啉类碱性离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为N-烷基-N-甲基吗啉类阳离子，所述阴离子为羧酸根阴离子，其中N-烷基-N-甲基吗啉类阳离子与羧酸根阴离子的摩尔比为1:1.05～1.3。

优选的，所述吗啉类碱性离子液体中的含水量小于或等于100ppm。

优选的，所述羧酸根阴离子包括乙酸根或丙酸根中的一种或多种；所述N-烷基-N-甲基吗啉类阳离子包括N-乙基-N-甲基吗啉、N-丙基-N-甲基吗啉、N-丁基-N-甲基吗啉、N-戊基-N-甲基吗啉、N-己基-N-甲基吗啉中的一种或多种。