一种从含硫体系中分离硫的分离剂及分离硫的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学分离领域，特别涉及一种从含硫体系中分离硫的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，对含硫化合物进行脱除的工艺主要有干法脱硫和湿法脱硫两种，其中以湿 法脱硫的应用最为广泛。
[0003] 现有技术中，为了脱除含硫化合物，存在使用非水相离子液体作为脱硫剂的方 法，其可将含硫化合物转化为硫磺单质，再通过分离可以制得副产物硫磺。如中国专利 CN102559292A中公开了一种中高温湿法氧化硫化氢的脱硫方法，在脱硫后需要通过离心或 沉降的方法对产物硫磺进行回收，其中，离心操作复杂，需要专业设备，而沉降方法需要大 量时间，在沉降过程中硫磺容易吸附于沉降设备壁上，此外，该方法所需脱硫温度在70~ 240°C范围内，温度高，消耗能量大。又如中国专利CN102020248B，公开了一种非水相湿法氧 化硫化氢的方法，该方法的脱硫产物硫磺单质的粒径微小，同样需要采用离心的方法分离 硫磺单质。
[0004] 总之，现有技术单纯使用离子液体作为脱硫剂，生成的硫磺单质颗粒细小，不易沉 降，在分离时容易吸附在反应器壁或者填料上，造成堵塞，及硫磺的浪费。
[0005] 因此，亟待开发一种操作简便，硫磺单质不易吸附在反应器壁或填料上，易于回收 硫磺的方法。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：通过在铁基离子液体中 添加溶剂和表面活性剂，所形成的组合物可以促进含硫化合物生成的硫磺单质发生团聚， 从而增大硫磺单质的粒径，使得其易于沉降，分离时不易造成反应器堵塞，提高了硫磺的回 收率，将/向该组合物中加入含硫体系，或向含硫体系中分别加入组合物中各组分，即可实 现硫磺颗粒的生长，从而完成了本发明。
[0007] 因此，本发明的目的之一在于提供一种从含硫体系中分离硫的分离剂，其特征在 于，该分离剂包含以下体积份的成分：
[0008] 铁基离子液体 100份，
[0009] 溶剂 5~60份，
[0010] 表面活性剂 0? 5~3份。
[0011] 本发明另一目的在于提供一种从含硫体系中分离硫的方法，该方法包括以下步 骤：
[0012] (1-1)配制上述分离剂；
[0013] (1-2)将/向含硫体系加入步骤1-1中所配制的分离剂；
[0014] (1-3)静置后分离硫磺。
[0015] 或者，该方法包括以下步骤：
[0016] (2-1)按照上述分离剂向含硫体系中分别加入分离剂的各组分；
[0017] (2-2)混合均匀后静置，分离硫磺。
[0018] 根据本发明提供的从含硫体系分离硫的分离剂及分离方法，具有如下有益效果：
[0019] 第一，该分离剂制备方法简单，不需要复杂操作，所用试剂绿色环保，不造成环境 污染；
[0020] 第二，该分离剂所用试剂挥发性小，操作条件温和；
[0021] 第三，使用该分离剂后，含硫体系中硫磺颗粒生长迅速，粒径大，易于沉降分离，硫 磺回收率高；
[0022] 第四，该分离剂可有效降低含硫体系中生成的硫磺小颗粒在反应器壁上的附着， 减少反应器堵塞发生；
[0023] 第五，该分离方法操作简便、灵活、易行，可根据反应釜的实际条件对分离的具体 过程进行调整，具有很强的工业实用性。
【附图说明】
[0024] 图1示出硫磺在不同DMI浓度体系中的溶解度曲线；
[0025] 图2示出硫磺在不同DMF浓度体系中的溶解度曲线；
[0026] 图3示出硫磺在不同温度下铁基离子液体中的析出时间曲线；
[0027] 图4示出实施例3中得到的硫磺颗粒粒径分布图；
[0028] 图5示出对比例1中得到的硫磺颗粒粒径分布图；
[0029] 图6a示出在纯铁基离子液体中硫磺重结晶粒径分布图；
[0030] 图6b示出在5%DMI体系中硫磺重结晶粒径分布图；
[0031] 图6c示出在10%DMI体系中硫磺重结晶粒径分布图；
[0032] 图6d示出在33%DMI体系中硫磺重结晶粒径分布图；
[0033] 图6e示出在10%DMF体系中硫磺重结晶粒径分布图；
[0034] 图6f示出在33%DMF体系中硫磺重结晶粒径分布图；
[0035] 图7示出硫磺在不同种类表面活性剂体系中的溶解度曲线；
[0036] 图8a示出在非离子型表面活性剂TX-100存在条件下硫磺重结晶粒径分布图；
[0037] 图8b示出在阳离子型表面活性剂SDS存在条件下硫磺重结晶粒径分布图；
[0038] 图9示出硫磺在不同溶剂铁基离子液体中析出的耗时曲线。
【具体实施方式】
[0039] 下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更 为清楚、明确。
[0040] 根据本发明的第一方面，提供一种从含硫体系中分离硫的分离剂，其特征在于，该 分离剂包含以下体积份的成分：
[0041] 铁基离子液体 100份，
[0042] 溶剂 5~60份，
[0043] 表面活性剂 0? 5~3份。
[0044] 本发明提供的分离剂中使用的铁基离子液体是一种离子液体与氯化铁或六水合 氯化铁形成的复合物，所述离子液体为咪唑类离子液体，其结构式如下式I所示，
[0045]
[0046] 其中，R1和R2可为相同的取代基，也可以为不同的取代基，其中R1和/或R2为烷 基，优选为C1~C12的烷基，更优选为C1~C8的烷基，如甲基和丁基。本发明米用上述烷基 在咪唑类物质的N-位上对离子液体进行修饰，可以增加其疏水性，从而增加其与表面活性 剂的互溶性，使含硫体系均一稳定，同时能够增强分离剂对硫的挤出效应。
[0047]本发明提供的分离剂中所使用的离子液体，在室温或室温附近的温度下呈液态并 全部由正离子和负离子构成的物质，其具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大，其与氯 化铁或六水合氯化铁复合后仍能保持该物理性能不变，因此，向铁基离子液体中通入气体 仅需要较小压力，而且脱除含硫化合物后的剩余气体在排出离子液体过程中可以形成连续 稳定的气泡，从而保证了脱硫过程的生产安全。
[0048]此外，铁基离子液体在常温下即为液态，腐蚀性较弱，对生产设备的损蚀作用小； 而且铁基离子液体几乎没有蒸汽压，其正负离子之间有较强的库仑引力，因此其几乎不挥 发，即使在较高的温度和真空度下，也能保持稳定的液态，因此，它不会转化为蒸气扩散到 大气中，在使用和储藏过程中损耗小、几乎不会造成污染环境，而且可循环使用，符合绿色 环保的要求。
[0049] 此外,铁基离子液体具有很宽的液态范围，以铁基离子液体作为反应溶剂及催化 剂，使反应条件易于控制；再者，离子液体化学性质稳定，不易分解或燃烧，在分离硫的过程 中所采用的分离条件对铁基离子液体性质的影响不大，因此铁基离子液体适合用作硫分离 剂或硫分离剂的溶剂。
[0050] 此外，本发明将Fe3+通过复合反应溶于咪唑类离子液体中，形成铁基离子液体，由 于Fe3+具有强氧化性，因此，其在含硫体系中可用作氧化剂，将含硫化合物中的-2价硫元素 氧化为硫磺单质，从而提高含硫体系的脱硫效果，增加硫磺的回收率。
[0051] 在本发明中，氯化铁与离子液体的摩尔比直接影响分离剂对水的亲疏特性及氧化 能力，当氯化铁与离子液体的摩尔比小于〇. 5:1时，分离剂溶于水，当氯化铁与离子液体的 摩尔比不小于0.5:1时，分离剂不溶于水，且氧化还原电位高，表现出强的氧化特性，因此， 本发明选择氯化铁与离子液体的摩尔比不小于0.5:1，又由于受到氯化铁在离子液体中溶 解度的制约，本发明选择氯化铁与离子液体的摩尔比不大于3: 1