鐵基離子液體-PEGDE的氧化脫硫動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、鐵基離子液體([Bmim]FeCl4，F(xiàn)e-IL)作為一種綠色的非水相濕法氧化脫硫劑，集脫硫與硫磺回收為一體。Fe-IL在脫硫過(guò)程中，具有熱穩(wěn)定性高、蒸氣壓低，氧化還原電位適中，副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)，然其高黏度及Fe(Ⅲ)活性低等問(wèn)題，導(dǎo)致H2S的反應(yīng)-傳質(zhì)效果較差，實(shí)際硫容不能發(fā)揮。
　　本文基于實(shí)驗(yàn)室已有的向Fe-IL中復(fù)配有機(jī)溶劑來(lái)強(qiáng)化吸收H2S的工作基礎(chǔ)，以及文獻(xiàn)中吸收動(dòng)力學(xué)的研究方法，將低黏度的有機(jī)溶劑聚乙二醇二甲醚(PEGD

2、E)以不同復(fù)配比添加到Fe-IL中，制備Fe-IL/PEGDE共溶體系，測(cè)定分析其物化參數(shù)，考察其在復(fù)雜工況下的脫硫性能;重點(diǎn)通過(guò)微觀動(dòng)力學(xué)研究，闡明PEGDE強(qiáng)化脫硫過(guò)程的機(jī)制，并探究Fe-IL/PEGDE共溶體系吸收HiS動(dòng)力學(xué)特性;通過(guò)對(duì)Fe-IL/PEGDE的氧氣再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué)探究，闡明再生機(jī)理。得到如下結(jié)論:
　　1.測(cè)定不同復(fù)配質(zhì)量比Fe-IL/PEGDE的密度及黏度，其與溫度的關(guān)聯(lián)結(jié)果表明，隨著溫度和PEGDE復(fù)配比

3、的升高，共溶體系的黏度及密度均呈下降趨勢(shì);考察了不同溫度、壓力下H2S在不同質(zhì)量比的Fe-IL/PEGDE中相平衡行為。結(jié)果表明，隨著溫度降低、壓力升高和PEGDE復(fù)配比升高，H2S在Fe-IL/PEGDE中的平衡溶解度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。同時(shí)，由于Fe-IL/PEGDE對(duì)H2S的吸收兼具物理吸收和化學(xué)反應(yīng)特性，因此，隨著壓力升高和PEGDE復(fù)配比升高，H2S在Fe-IL/PEGDE中的物理溶解度也隨之提高。
　　2.在鼓泡吸收反應(yīng)器上，

4、考察Fe-IL/PEGDE在特殊工況下對(duì)H2S的吸收過(guò)程。實(shí)驗(yàn)條件下，F(xiàn)e-IL/PEGDE脫硫最佳復(fù)配質(zhì)量比為4∶1。共溶體系對(duì)高濃度、高壓及高溫含硫氣源具有高效的脫硫效率，在溫度為313.15K，壓力為1.7MPa，H2S體積濃度為1％的條件下，穩(wěn)定脫硫時(shí)間達(dá)到600min以上，有效硫容量達(dá)到20g·L-1。基于本課題組脫硫機(jī)理研究基礎(chǔ)，本文考察PEGDE對(duì)脫硫過(guò)程的影響，PEGDE的加入，促使脫硫過(guò)程生成PEGDE--HS-等活性

5、中間產(chǎn)物，可促進(jìn)脫硫的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
　　3.在靜態(tài)吸收反應(yīng)釜上，對(duì)Fe-IL/PEGDE共溶體系吸收H2S動(dòng)力學(xué)進(jìn)行探究。在實(shí)驗(yàn)條件下，F(xiàn)e-IL/PEGDE吸收H2S的過(guò)程為快速擬一級(jí)反應(yīng)，脫硫過(guò)程主要受液膜控制，提高溫度和PEGDE復(fù)配比，可強(qiáng)化H2S的宏觀吸收過(guò)程，并通過(guò)計(jì)算得到，在質(zhì)量比為4∶1的Fe-IL/PEGDE體系中，溫度為313.15K時(shí)，其表觀速率常數(shù)kov為21.14s-1。PEGDE對(duì)本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)也有影